Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

Если не обращать внимания, что эти шарики будут мешать, то их скорость в СО корабля должна быть равна скорости корабля в СО пушки

Да, это очевидно с самого начала.

, то есть в СО пушки их скорость равна удвоенной скорости корабля.

Конечно!
 

u' =2 v'

Это и есть условие идеальной пушки (активного привода), зеркального идеальной ракете.
Мгновенная скорость шарика при столкновении с парусом должна быть в два раза выше мгновенной скорости паруса.

С точки зрения энергии, конечно, будет самое выгодное, но есть расход вещества шариков \[m=M\cdot ln \frac{V}{V_{нач}}\]

Вот этого я не понял. А зачем оптимизировать массу шариков? Они даже не ракетная масса, которую мы несем с собой?
Хотя, возможно вы имеете в виду что увеличивая скорость шариков, надо уменьшать их массу?
Это логично. Но почему такой закон? Логарифм? Можете объяснить?
И еще.

Если не обращать внимания, что эти шарики будут мешать

Это по-началу для меня было самой сложной для воображения задача.
Действительно, если мы бросаем вслед кораблю шарики со все большей и большей скоростью (пропорционально ускорению корабля), то не обгонять ли более поздние шарики более ранних? Если так, то вся идея идеальной пушки - пропала.
Тут нужно учитывать все. В том числе и расстояние.
В общем задача проста только на первый взгляд.
 
Но что меня обнадеживает.
Если идеальная ракета возможна (мыслима) то должна быть возможна и идеальная пушка!
Я верю в гармонию сфер! А вы?
 

Давно хотел сказать, что надо бы ещё учесть гравитационное поле. Пусть идеальная ракета разгоняется по направлению от Солнца с расстояния земной орбиты, пусть отбрасываемая масса не движется в СО старта. Только эта масса висит в г-поле Солнца выше, чем эта самая Земля СО старта. А значит эта масса прикарманила довольно много потенциальной энергии. И не такой уж эффективный движитель получается.

Да, разумеется, в реальности придется учесть много что. Но я не думаю что гравитационное поле при больших скоростях бросания (выше 300 км/с) будет иметь сколько-нибудь значимое влияние на баланс (на логику наших рассуждений). Хотя, если дело дойдет до реализации проекта, то да, наверное будут учитывать и это. Но в нашей прикидке это несущественно пока. Наша модель - идеальный конь в вакууме, то есть без всякой гравитации.

[alex_semenov]

Вы почти все отвлекаетесь на мелочи, братцы! Так мы никуда не улетим!
 
Надо уметь отличать главное от мелочей.
Главное тут как раз удвоенной скорости как условие энергетической идеальности двиЖителя.
А я вижу мало кто это прочувствовал.
Признавайтесь, оболтусы!!!
 
Правда конечно тоньше, но грубо идея удвоенной скорости в чем?
Вообразите.
Мимо вас летит корабль-парус (или корабль-плита,  не важно)  со скоростью v и массой M. Его догоняет шарик со скоростью u и массой m. Масса шарика много меньше массы корабля m <<M. На порядки меньше, много порядков. Скорость шарика в два раза больше скорости корабля. u=2v. Он его догоняет. Перед самым столкновением мысленно перенесемся в систему отсчета корабля. Теперь мы несемся рядом с плитой, куда ударится шарик.
Все перенеслись?
Братцы!

Корабль теперь для нас неподвижен. С какой скоростью движется в ней шарик? Он движется со скоростью корабля v, догоняя неподвижную плиту.
Почему в системе отсчета корабля скорость шарика упала в два раза все поняли?
Ау! На галерке?
Удар и отскок. Если бы масса корабля была бесконечный большой, шарик отскочил бы с той же скоростью что и налетел -v (мы в системе отсчета корабля!). В реальности это будет слегка не так. Сама плита-корабль в нашей неподвижной системе "отскочет" тоже, получит легкий пинок, приобретёт небольшую скорость, а шарик поэтому полетит назад  не строго с v, а чуть медленней. Но этой тонкостью пока пренебрежем (этой поправкой). Главная тут мысль. Если теперь после отскока мы вернемся в систему отсчета старта то мы увидим что наш корабль летит почти с той же скоростью v (чуть быстрей), а вот шарик у нас "повис" в пространстве после отскока. В системе корабля он летел -v, но сам корабль летел с v
В итоге - ноль.
Уловили?
На самом деле у него будет очень небольшая скорость дрейфа за кораблем из-за того что соотношение масс плиты и шарика не бесконечность. И эта скорость тем меньше чем больше соотношение масс корабля и шарика.
Это если рассуждать наглядно.
Как "художник"
Мне по началу этого хватало. Но сегодня утром меня дернул чёрт сомнений и я взялся все это решать без всякого воображения. Строго.
 

В общем-то задача школьная о соударении шаров.
Я утром использовал чуть другие обозначения, чем выше и поэтому позвольте мне оставить их.
Уточним что как называется.
Догоняющий шарик. Его масса m₁ и скорость до столкновения v₁.
Догоняемый шар (то есть корабль) m₀ и скорость до столкновения v₀.
Скорость догоняемого шара после  упругого столкновения   u₀ (масса та же)
Вводить обозначения скорости для шарика m₁ после столкновения нет смысла. Ведь по условию нашей задачи эта скорость должна быть равна 0. Решение задачи - система уронивший.


 
Первое уравнение  - закон сохранения импульса, второе - закон сохранения энергии.
Нули тут поставлены чтобы показать что после отскока шарик должен покоится в системе отсчета, относительно которой мы решаем задачу.

Нас интересует решение этой системы относительно пропорции v₁/v₀. Мы должны получить выражение, котором бы эта пропорция (скорость снаряда к скорости корабля до столкновения) явно указывала бы на 2 (вернее приближалась к этому).
Из первого уравнения (закон сохранения импульса) мы получаем:

  (1)

(кликните для показа/скрытия)

Я чувствую сейчас себя старым глухим Циолковским который читает астраномия в гимназии для девиц, которым П_О_Х_Е_Р эти планеты и звезды! Они в лучшем случае чудовищно скучают, а скорей галдят и занимаются своими делами. Помните сцену из какого-то фильма? 

Отношение масс тут очень большое, а вот отношение скоростей до и после очень маленькое. В пределе m₀/m₁ стремится к бесконечности а u₀/v₀ стремиться к 1 и в итоге мы получаем неопределённость бесконечность на ноль (1-1=0).
Нам явно не хватает второго уравнения.
Решаем его (опять же относительно v₁/v₀) и получаем уныло похожий результат.

(2)

И тут мы вспоминаем школьную формулу разности квадратов (что мне подняло настроение):



(a²-b²) = (a-b)(a+b)

Все помнят?
Галёрка?
Ведь выражение в скобках это разность квадратов. Хитрый ход 1² =1 помнится как сейчас! Тогда мы переписываем это выражение (2) так:

  (2a)

И вот посмотрите на то, что я выделил лишними квадратными скобками. Слева и справа. Согласно  уравнению (1) (нашей неопределенности) квадратная скобка справа строго равна квадратной скобке слева. А значит это всё можно слева и справа сократить. Неопределенность исчезла.
Красиво?
Вот уже старый, а люблю такие вот "детские" радости!
Как золотой на дороге нашел!
В итоге:

  (3)

Отношение скоростей справа стремиться к 1, а значит отношение скоростей слева стремиться к 2. То есть все верно. Скорость набегающего снаряда примерно должна быть равна 2, хотя точное значение можно теперь посчитать из уравнений выше.

[alex_semenov]

Всего лиши написал (и ошибся) зависимость общей массы m шариков от массы M всего корабля и его скорости V из условия равенства изменения импульсов





А масса имеет некоторое значение, так как шарики нужны особые, упруго отражающиеся от отражателя корабля, соответственно их производство может быть ресурсозатратным.

Ага! Спасибо! Очень ценное уточнение. Вам плюс. Я как-то до него не додумался! А ведь действительно, если мы хотим чтобы корабль ускорялся равномерно (усреднённо равномерно) то есть с постоянным средним ускорением, а скорость догнивающих снарядов меняется, значит и масса их должна падать вот по такому закону.

Еще. Конечно это не требование, но обратите внимание. Я не пользуюсь местным движком формул. Потому что он работает лишь для зарегистрированных пользователь. Но если вы смотрите форум как гость, то ваши формулы не читаются. Поэтому я делают ссылку на движок латекса и превращаю ее в картинку (возьмите мой текст в цитату и посмотрите прием).
Тогда ваши формулы увидит всякий кто зашел на форум просто почитать. Морока, конечно. Но мало ли?

Остался один последний теоретический вопрос.
А не перепутаются наши снаряды? Не обгонят задние - передних?
Если нет, то "модель" у нас в "клубе", вроде как "клеится"!

Так к проекту гиперпосылок можно вернуться, каждый год по посылке в течение всех 20000 лет полета к Альфе Центавра....

Умница Кот! Не знаю как другие (там на Западе), но лично я к подобным идеям именно во время  обсуждения того дурацкого проекта и начал приходить именно тогда, мол  не все в этом проекте - маразм! Да. Для начала надо решить задачу по-проще. Пускай наш корабль летит без ускорения. А вслед ему запускаются капсулы снабжения. Со скоростью в два раза больше чем летит корабль. Как это будет выглядеть? Скажем... нарисовать график процесса. Никто не хочет?
Что из него следует?

[alex_semenov]

Это Вы, что, хотите лупить по кораблю, скорость которого 150 000 км/с, шариками со скоростью 260 000 км/с? Какой упругий отскок, тут, при скорости столкновения 110 000 км/с , полная эррозия щита из боразота, толщиной в 10 м, за пару дней. До Центавра долетит радиактивная пыль, вместо звездолёта.

Фу! Как вы брутальны!
Вот во-истину говорят: дуракам и неспециалистам недоделанную работу не показывают!

Ну конечно же нет. Но мы лупим шариками с упругим отскоком ПОКА ЧТО для простоты рассуждений. Нам нужна модель. Даже не модель а идея по которой мы потом будем строить (клеить) модель (в нашем клубе).
Я выше сказал, что в туманных фантазиях планируются магнитные кольца. Диполь. При этом идеально было бы если бы и зекрало звездолета было диполем. Два магнита сближаются одинаковыми польсами и в какой-то момент НЕ СОПРИКАСАЯСЬ, отталкиваются друг от друга. Но если вы пробовали так сводить магниты, то вы знаете что они все время норовят перевернуться. Поэтому я отбросил эту мысль (решил кольца испарять как это делается в классических американских подобных проектах и уже плазму отражать "обычным" магнитным зеркалом, которое тут уже сто раз обсуждалось). Хотя не факт что идея с отбрасываемыми диполями - мертвая. Если бы ее удалось реализовать, то кольца даже не пришлось бы испарять (ну разве что когда они уже выполнили свою работу, что бы не засоряли космос). Они подлетали, плавно (относительно) тормозили бы  в магнитном поле, останавливались и улетали бы со скоростью -v. Идеально отскакивали бы как шары в бильярде. Да, понятно что при этом в кольце индуцировался бы сумасшедний ток. Скорей всего они взрывались бы. Но я привожу это как пример НЕ БРУТАЛЬНОГО подхода к идее. Как будет организовано столкновение, "отскок шара" - это отдельная задача. И ее нет смысла решать не решив более общую, которую мы тут решаем на бильярдных шарах.

Вроде как эта задача уже вами была решена.
Где-то в глубинах.....

Нет, не я ее решил. Но я помню что мне очень понравилось решение и именно тогда у меня наметился данный проект. Не знаю где искать концы. Но с тех пор у меня лежит вот какой набросок (проект условно называется "Полюс").



Скорость корабля V
Скорость догоняющих капсул w
Интервал запуска капсул T
Интервал прибытия капсул t (или dt тут бардак в обозначениях пока)
Гама - отношение интервалов

Это распальцовка собственно той идеи капсул снабжения. Там по-идее капсулы снабжения догоняли корабль, тормозили и стыковались. То есть никакого ускорения они не создавали. Проблема была посчитать интервал снабжения. Как часто будут прибывать капсулы (интервал t) если на Земле их запускают вслед кораблю с интервалом Т. Формула дает ответ.
Тут рассматривается удаление не ускоряемого корабля. Диаграмма дистанция - время. Если корабль ускоряется от каждой встречи с капсулой то траектория будет не прямой, а параболой. Но обратите внимание на формулу гаммы.
Я тогда подумал, что если при УСКОРЕНИИ отношение V к w сохраняется постоянным (а это условие идеального активного привода-паруса, корабль ускоряется но ускоряются и капсулы при этом угол столкновения капсул, то есть красных прямых с параболой будет константой) то и гамма будет константой. То есть интервалы сохранятся и при равноускоренном движении как при прямолинейном. Никто никого не обгонит. Все будет тип-топ.  То есть в этом случае ничего не меняется и никакого перемешивания не возникнет.
Теоретически идеальный парус возможен.
Конечно между теорией и практикой - пропасть.
Но если нет теории, то бессмысленна практика.

Главная мысль.  Если у нас идеализированный двиЖитель (то есть КПД разгона близкий к 1) и достаточно высокий кпд двигателя (то есть отскока от зеркала) то можно позволить себе... двухступенчатую схему.
То есть кольца разгоняются у Луны таким же переменным потоком материи (в начале медленно, потом быстро). Происходит это за считанные секунды (минуты). А потом они взаимодействую с кораблем. Каждая ступень - потеря в двиГателе. Но если у нас очень хороший двиЖитель (чего мы можем добиться исходя из вышесказанного) то в сумме мы можем получить очень хороший привод с хорошим итоговым кпд. Намного лучше чем у лазерного паруса. И главное - это будет работать на любых скоростях полета (у лазерного паруса кпд на малых скоростях - никакой).
Еще плюс - такая система хорошо масштабируется по массе вниз. То есть она очень гибка не только по скорости но и по массе. Можно помыслить зонд на 10 кг, а можно и на 100 тонн. Хотя это пока на бумаге (в реальности всплывет масса траблов и ограничений).

[alex_semenov]

Шарики или пылинки в любом случае придется превращать в плазму.

Скорей всего так.
Но в хорошо известных американских проектах предполагалось разгонять массу  ("шарики") лазером в виде небольших лазерных парусов. Два минуса. Лазер (свет) далек от идеала как способ разгона.  Второе. Возникает проблема испарения данной капли при подлете к зеркалу. Ее пытаются решить опять же лазерном. Мол лазер на борту корабля стреляет по подлетающему парусу и тот испаряется (при этом когда его разгоняли он не испарялся, это реально сделать но опять таки - морока). Отдельно для паруса вопрос управления в полета. Паруса должны как мотельки направлять себя на свет к кораблю.
Я понимаю всю эту сумму проблем, решил что магнитные кольца - куда лучшая форма для передачи импульса.
Во-первых разгонять их нужно не светом, а потоком частиц. Все знают что у паруса на потоке частиц очень плохо с фокусировкой и напрямую разгонять год корабль в таком потоке сложно. Лучшее что предложено - концепция Миронова (насколько я знаю).



Он предлагал сбрасывать по пути разгона фокусирующие кольца. Таким образом за звездолетом образовывалась этакая труба, задача которой -  не дать разойтись потоку частиц.
Именно его кольца меня сподвигли играться в своей концепции с кольцами.
Звездолет с приемлемым ускорением потоком частиц разогнать сложно. Но кольца-носители импульса с ускорением танковой пушки - почему бы и нет? Тут колимации луча частиц вполне должно хватить.

Кольца с током одновременно решают проблемы, которые в американском проекте решаются по-отдельности.
Кольцо с током с огромным ускорением выстреливается от Луны. При этом можно использовать луч переменной скорости (по выше описанной схеме). В начале медленный поток заряженных коллоидов (капелек) в конце релятивистские частицы (придется построить на Луне целый комплекс разных ускорителей, которые я условно назвал "Орган", ясно почему)
Далее кольцо должно лететь и маневрировать. Но я уже как-то рассматривал идею такого маневра для релятивистских снарядов с помощью набегающего потока межпланетной и межзвездной плазмы (зависит от траектории разгона корабля, как долго он будет разгоняться). Тут мыслимы разные варианты, возможно придется использовать не магнитный "руль" а статический. Надо уточнять.
Ну и при подлете. Я полагал что можно взорвать кольцо просто обеспечив в нем потерю сверхпроводимости. Тогда оно превращается в плазму. То есть никаких лазеров на борту основного корабля не надо. Если речь идет о малом зонте (10 кг например) - это очень кстати.
Но в принципе взрыв обеспечить можно и просто подлетом к зеркалу. При притормаживании кольца в нем будет индуцироваться ток, велечина которого привысив порог, сорвет сверхпроводимость и кольцо взорвется. То есть таки взрывать кольцо будет не оно сама, а собственно магнитное поле звездолета.
Но самое главное - можно на этих двух ступенях использовать идеальный активный привод. То есть запускаемые кольца сами догоняют ускоряемый корабль с разной скоростью. Но и сами эти кольца запускаются потоком материи с переменной скоростью, что обеспечивает высокий КПД приводу на обеих ступенях. Это - изюминка.
Таков общий замысел.
Детали остаются туманными.

Я выше сказал, что в туманных фантазиях планируются магнитные кольца. Диполь.

Можно конечно использовать шарики из диамагнетиков, типа алюминий, а звездолёт ввиде намагниченного тора. При приближении скоростного шарика токи Фуко испарят его, а импульс передастся звездолёту, но всеравно это опасно, кто его знает как поведёт себя плазма на 100 000 км/с. И полностью энергию шарика не поглотить, да и расточительно пуляться, тем же алюминием. Его понадобится раз в 10 больше массы звездолёта, при условии, что ниодимовые магниты звездолёта создадут магнитный поток сравнимый с потоками в пушке. И как жить в таком звездолёте- магните? Создавать же магниты на сверхпроводниках не имеет смысла. Энергетика звездолёта сравнится с энергетикой пушки, но без дармового источника энергии- Солнца. Масса звездолёта станет неподъёмной.

Почему масса звездолета должна быть неподъемной?
Я мыслю что тут может быть очень широкий диапазон. Начиная от килограммов (да хоть граммов, если сможите все впихнуть!)  кончая сотнями и тысячами тонн (хоть подвешивай пилотируемую кабину). Какая нужна масса, такую и можно сделать. Это не взрыволет и даже не лазерный парус (где дифракционный предел диктует свои жесткие условия на диаметр апертуры, паруса и дистанцию разгона через длину излучения).
Про как себя все это поведет, не опасно ли.
Вообще говоря я полагал что первый такой звездолет будет вообще экспериментальный сверхлегкий робот флай бай. Как мечталось Ивану Моисееву (я всегда орал что флай-бай пустая трата времени). То есть у этой концепции тот большой плюс что ее мощность можно наращивать постепенно, добывая на каждом новом шагу опыт и создавая все более сложную систему.
Сначала полетят зонды, по массе, форме и скорости неотличиные от стартовых колец. Потом полетят более тяжелые и сложные (на них проверят возможность торможения у цели). Потом появятся совсем тяжелые с ГОНДОЛАМИ в которых подвесят десантное оборудование для исследования экзопланет.
Ну а если совсем припечет, то могут построить и пилотируемого монстра. К тому времени система разгона (то есть "Орган") достигнет просто циклопических размеров на Луне или где ее решат строить... Но главное тут  - постепенность накопления опыта.
Как по мне, предложенная схема идеальна в контексте нагнетаемого экзопланетного психоза.
Вам нужен звездолет массой с почтовую марку, который можно вырастить в полноценный пилотируемый? Вот вам концепция!

[alex_semenov]

Интуиция подсказывает, что если привод основан на лазере, то какие либо частицы просто становятся лишними.

В принципе мне тоже это кажется не эстетичным.
Но американцы за это ухватились!

Вот базовая статья, с которой я "полемизирую" и "осуждаю" (называя ее "американской" в духе "юность обличает империализм!" )

High-acceleration Micro-scale Laser Sails for Interstellar Propulsion

Вот презентация.







Тут как раз поток материи, предварительно разгоняемый лазером. Работа по проекту Мильнера-Хокинга скорей всего вытекает (в значительной мере) отсюда. Исходную идею урезали так сказать... Во всяком случае идея сверхбыстрого выстрела микропарусом широко стала известна из этой работы (хотя были наверняка и менее известные предшественники).
Я подозреваю что кпд системы будет низкий.
Хотя многое зависит от развития деталей. У меня сильное подозрение, что американцы так увлечены лазерными системами не потому что это правильно, оптимально, а потому что они ими всегда занимаются (по военной линии, по линии ПРО) поэтому и двигают. Что умею, то и двигаю.

Кстати, выше поминавшися Миронов - большой спец по полям токамаков и термоядерной плазме. И его концепция тоже из того же разряда: что умею, то и леплю.
Но мы же тут (как чистые дилетанты-любители) движемся правильно. Сверху вниз, исследуя все ПОЛЕ мыслимых решений.
Верно?
 

[alex_semenov]

Пропустил, но надо ответить.

Идеи идеальной пушки давно известны.
1. Электромагнитный ускоритель, который при ограничении 10g и размере сквозь всю Луну сможет разогнать лишь до скорости 0,0001c. То есть для межзвёздных перелётов не пригоден.

Но "ускоритель" в 10 000 g (для снарядов) до 0.2с нужно "всего лишь"  18 миллионов километров. У Миронова выше пучок нейтральных частиц нужно было подсобирать через 40 миллионов километров (шаг его "трубы"). То есть, если мы будем разгонять материю потоком заряженных частиц, то можно использовать очень длинноствольные пушки. Половина света при том же ускорении требует уже больше 100 миллионов км. Но при 50 000 g достаточно 22 миллионов км.
Кстати, в гладкоствольной танковой пушке длинной 6 метров снаряд (управляемый) разгоняется до 1800 м/с. А значит он испытывает ускорение в 27 000 g
Параметры для носителей инерции - вполне себе мыслимые.

2. "Разобранный" лазер, в котором полностью прозрачный выход без полупрозрачного зеркала, вместо которого на корабле стоит плоское зеркало и отражает обратно свет в лазер. То есть резонатором является система лазер-корабль. В итоге усиливается (разумеется за счёт внешней накачки) только лучи света идущие точно на корабль. Соответственно не нужна многотысечекилометровая длина лазера для фокусировки. После отражения от движущегося корабля импульс фотонов уменьшается, смещается спектр, поэтому лазер должен быть широкополосным. КПД лазера хоть и далёк от 1, но энергия почти бесплатная, если накачка лазера солнечным светом. Однако у такой системы большие проблемы. Максимум сотни кВт/м² (чтобы не испарилось зеркало) при толщине минимум ~0,1 г/м² (чтобы отражало, а не пропускало) дадут ускорение не больше 1g. А значит огромное расстояние для точной фокусировки луча: 4,5 млн.км для 0,001c (которые можно получить более дешёвым разгоном у Солнца свето-тепловым двигателем + солнечный парус), а для 0,01c уже надо минимум 450 млн.км. Значит точность направления лазера и плоскости зеркала корабля, каждый из которых движется по своей орбите, должна быть угловые микросекунды при диаметре километры.

Да, я знаю эту идею многократного использования одного луча, но я боюсь хрен из нее что реально можно выкрутить. По-детски это выглядит так.



Даже собрать пятно на дистанции в световой год классическое пятно Эйри - огромная проблема как по мне.  Чудовищная проблема. А это - совсем безнадега.
Во всяком случае пока.

Кольца с током одновременно решают проблемы, которые в американском проекте решаются по-отдельности.

А у чему нам кольца с током?
Подлетает тонкое проводящее кольцо (или, вообще, диск из фольги) к опорной токовой петле звездолёта, попадает в пространство с ощутимым магнитным полем - а движется этот "кусочек материи" со скоростью в, минимум, тысячи километров в секунду - и в нём мгновенно и автоматически возникает ток, создающий противоположно направленное поле, которое отталкивает кольцо (или фольгу), а сам импульс тока испаряет кольцо к концу отскока, освобождая путь следующему.

Прекрасно Elind. Допустим.
(рад вас видеть тут)
Но остаются еще другие задачи. Управление в полёте (бабочка на свет) и самое главное - а чем этот снаряд разгонять?
Я полагал, что сначала кольцо с током будет тем магнитным парусом, которы с огромной скоростью разгонится потоком частиц (направленным на него с Луны) на дистанции в несколько миллионов километров. Потом он будет лететь, создавая плазменный хвост вокруг себя, слегка притормаживая и подправляя свой путь строго на магнитное зеркало звездолета. Ну а уже на подлёте, оно надуется индукцией (или как-то еще) и бахнет от всей души превращаясь в поток плазмы, чтобы отразится от зеркала основного звездолета.
Тут - синергизм. Все три функции выполняет одна система, кольцо с током. В этом вторая предлагаемой концепции, изюминка (первая изюминка - переменная скорость снарядов, идеальный парус материи, который я разжевывал три страницы до этого).
А у вас как выполнять разгон и маневрирование снаряда?
 

[alex_semenov]

Шарики, колечки, луч материи

[c деланной озабоченностью и тоской] Не туда смотрите, батенька!
И стыдно вам, голубчик, должно быть за меня не из-за колец, шариков и лучей материи.
А вам должно быть стыдно, дорогой вы мой, что я - в очередной раз лоханулся на ровном месте
А еще, свет мой небесный,  вы должны прикрывать глаза руками от стыда, что в очередной раз (хотя, вру, были случаи, ловили меня позорника) никто ЗА СУТКИ (вам должно быть стыдно за себя, разумеется, а не за других, пионер вы наш, космопроходец) не увидел бреда в том что я нарисовал и написал вот тут:



Все видят МАРАЗМ? Присмотритесь.
Одно меня сейчас слегка извиняет. Я лоханулся не вчера, а еще пару лет назад, когда рисовал этот график и писал формулы в заныканный файл (сейчас я бездумно все быстренько достал и выложил). А вот ссылку на первоисточник я потерял! Я бы поднял....
Формулу много лет назад я не выводил. Я уже выше сказал. Мне ее подарили. Не помню кто (у собеседника как всегда кличка была). И тогда (я четко помню) она (формула) работала верно. Но я ее тут извратил, переписывая. Теперь она говорит туфту (не то что я помню). Присмотрелся - так и есть. Не то! Глупость говорит мой рисунок. ВопиЁт!
Все видят глупость?
Даю еще пол дня на размышление товарищи пионЭры звездоплавния! На реабилитацию (не смотрите в корень! все бы по верхам порхать! за кольца и шарики цепляться!)
Мне лично чтобы понять, что же я извратил, что тут не так, пришлось выводить формулу заново. Теперь уже самому с нуля. Опять, таки, с утра, на новом чистом листике, пока кипел чайник... Действительно "описка", буквально...
 
Уже стало какой-то дурацкой традицией (мне не смешно!). Когда я пытаюсь вбросить сюда грандиозную (в смысле глубокую) идею, я обязательно совершу где-то "ГРАММАТИЧЕСКУЮ" описку.  Как я пишу безграмотно, так и с формулами обращаюсь. Но в отличие от запятых и мягких знаков в русском языке (энтропия текста это прощает) тут (в языке Бога) мельчайшая описка оказывается фатальной. Я раз за разом выставляю себя идиотом. Приходится извиняться и исправлять.
И самое интересное, что  пока не выставлю на показ эту ошибку-"описку"  - ее не увижу!

У меня в армии был электрик. Никулин (запомнить фамилию легко). Так вот над ним смеялись: пока Никулина током не трахнет, он ничего в поломке не поймет. Он сам над этим смеялся. И я сам видел это. Ходит-ходит, меряет, меряет контролькой. И под нос бормочет: "Тут есть, тут нет. Ничего не понимаю!"
Потом: "Тут нет точно!"
Схватился. Бах!
-О (и матом)! Понят!!!
Так и я.

Бред кто видит в формуле и графике?  Исследуйте гамму в пределе. Фигня же получается!
Представьте себе на секунду, что капсулы снабжения мгновенно ТЕЛЕПОРТИРУЮТСЯ к кораблю (вот зачем нужна телепортация и только для этого!). Как встанут красные стрелки на графике? Чему должна в этом случае равна гамма?
Кстати в формуле две "грамматических" шибки, не одна... Как я мог так накрутить, блин? Первоисточник бы поднять!

[alex_semenov]

ак и про "корабль поколений" - летающий ГУЛаг - вообще мерзкая идея. К цели доберутся настоящие психи

Психи полетят. Так что на входе и выходе будет одно и то же! Все нормально! Не выдумывайте!

(кликните для показа/скрытия)

Вы действительно так серьезно относитесь к ГУЛАГУ?
Уважаемый! Я его охранял (вернее то что осталось в середине 80-х)!
Что я скажу? В самой армии было не намного лучше.
Так что, не надо "малевать чёрта". Да, не сахар. Да, унизительно и мерзко.
Но где иначе? В корпоративном "раю"? Я там почти двадцать лет "отсидел" и с ужасом оглядываюсь.
Г_о_м_н_о ваш капитализм, еще большее чем "социализм". Видел всё. Хрен редьки...
А вас разводят страшилками. Не мудро...
Ну да бог с этим.

ускоряйте парусник на короткой дистанции - до половины светового года, желательно с ускорением выше 0,1 "же", вот и все. И никаких сотен и тысяч лет, но о колонизации футуризированного типа послеколумбовщины просто забудьте.

Пол световых года это, если не ошибаюсь, 9,4608E+15 м (считаю "по-Македонски", могу и промазать! проверяйте!)
на 0.98м/с2 это у вас какая в итоге скорость?  Корень из дистанции, умноженной на удвоенное ускорение. Так? Тогда у вас получается в итоге скорость 96 тысяч км/с. 0.32...
Однако! И чем вы собираетесь это разгонять? Как по мне - проблема.
Время вашего разгона (если оно равномерное, прямолинейное, не будем мудрствовать лукаво) - скорость деленная на ускорение. Я получаю  чуть больше трех лет.
И так, треть света за три года. Какая вам нужна МИНИМАЛЬНАЯ удельная мощность транспортного средства?
Конечная энергия (кинетическая) каждого килограмма корабля скорость в квадрате на два.  4,8E+15 Дж/кг. Разделите на три года, получаете удельную мощность.
Сколько? У меня 49 мегаватт/кг!
Это - минимум (реальность  в разы, чуть ли не на порядок будет хуже!)
Если у вас корабль "всего" 100 тонн, то  при оговоренном вами разгоне ежесекундо он должен набирать кинетической энергии в 4,91271E+12 Дж.
Замечательная цифра! Килотонна 4.2E+12 Джоулей. То есть каждую секунду такой зонд должен при разгоне впитывать в свое движение более килотонны в тротиловом эквиваленте.
Представили порядок энергетики привода?

коли трудно луч на парусе держать, то неужели проще будет супермегаснайперски попадать шариками в отражатель корабля на миллиарды километров!

Как не странно - проще.
Вопрос не в попадании в парус. Чего в него попадать? Он что? Противник на линии огня? Он ведь сам стремиться в луч попасть.
Но сложность в другом. Собрать то самое пятно света на дистанции в световой год (это на самом деле наиболее приемлемая дистанция для разгона паруса по термическим и прочностным характеристикам до половины света). Световой год  примерно  1E+16 м. При длине волны в -6 метра (микрометр), вы имеете сопоставление порядков дистанции и волны 22-23 поряда. И это тот параметр точности (не вдаваясь в детали) который должна соблюсти адаптивная оптика излучателя.  Насколько я знаю, при фиксации гравитационных волн система грубее на десяток порядков (но могу ошибаться). И такая точность должна быть не у прибора, а у устройства которое отправляет в космос ежесекундно килотонны или даже мегатонны лазерной энергии. Представили порядок проблемы? Хотя если у вас граммовый прус (а нафик он такой вообще нужен?) то у вас синтезированная апертура  будут излучать килограмы тнт в секунду (надо считать).
И отсюда я плавно перехожу к следующему вопросу "из зала" :

Да, я знаю эту идею многократного использования одного луча, но я боюсь хрен из нее что реально можно выкрутить. По-детски это выглядит так.

Это немного другое. Тут независимый лазер, который конечно не сможет создать достаточно сфокусированный луч. А я писал про лазер без выходного зеркала, луч с корабля возвращается непосредственно в лазер, благодаря чему обеспечивается узкий не расходящийся луч.
Направленный лазер имеет на выходе полупрозрачное зеркало, от которого отражается большая часть света и идёт обратно. Сзади лазера зеркало с максимальным отражением. В результате усиливаю лишь лучи направленные вдоль оси лазера. Чем больше длина лазера и отношение отражённого света к выходящему, тем уже луч (не забывая про дифракционный предел).

Я знаю что ваша система иная. Но проблема в ней такая же как и в той что я нарисовал (она тут хорошо видна). Органировать резонатор длинной в световой год в котором бы луч проходил бы туда-сюда ХОТЯ БЫ ОДИН РАЗ - немыслимо. Если "заднее" зеркало еще можно сделать так, что бы пятно собиралось на парусе, то сделать так чтобы свет, упавший на парус более-менее полно ВЕРНУЛСЯ К апертуре излучателя - немыслимо. Я прикидывал конструкцию синтезированной апертуры. Даже если мы решим проблемы с точностью (плавающая гипер-пупер адаптивная оптика излучателя в 22-23 порядка) то это машина в МИЛЛИАРДЫ И МИЛЛИАРДЫ тонн весом. Это только по массе оптики в виде зеркал Брэгга. А вся механика синхронизации, построения луча (голограммы по-сути) - это супер-пупер сложная и тяжеленная машина. Это очень тяжело собрать даже на излучателе где вес не проблема (получается целый планетоид надо переделывать в машину). Мечтать что-то подобное добиться на сверхлегком парусе - безумие.
Да, возможно вы все постараетесь уменьшить, ужать. Но если вы уменьшаете массу паруса (диаметр), то у вас растет диаметр излучателя. Чем вы можете это компенсировать? Снижением дистанции разгона. Но это мощность. Чудовищная. Хотя вот проект Хокинга-Мильнера как раз на такую чудовищную мощность и ставит. Но все равно сравните проект излучателя (поле телескопов в десятки  км диаметром на триллионы долларов и миллионы и миллионы тонн) и махонький парус в второго зеркала-резонатора, которое должно совершить ту же работу что и "заднее зеркало".
Все равно ерунда получается. Тут работают именно мировые константы. Не ужать ни впихнуть.
Я много занимался лазерными парусами.
Идея не мертва. Но она очень напряженная и специфичная. Все сливки с нее снял Боб Форвард. Все базовые проблемы (то же проклятье разряженных антенных решоток) от открыл (кроме проблемы доплеровской аберрации, самой тяжелой, которую "открыли" мы). Что-то намудрить круче и реалистичней, чем его прожекты - вряд ли получится. Хотя деталей вкусных там еще масса. Можно работать и работать. 

Поэтому я отбросил эту мысль (решил кольца испарять как это делается в классических американских подобных проектах и уже плазму отражать "обычным" магнитным зеркалом, которое тут уже сто раз обсуждалось). Хотя не факт что идея с отбрасываемыми диполями - мертвая. Если бы ее удалось реализовать, то кольца даже не пришлось бы испарять (ну разве что когда они уже выполнили свою работу, что бы не засоряли космос). Они подлетали, плавно (относительно) тормозили бы  в магнитном поле, останавливались и улетали бы со скоростью -v. Идеально отскакивали бы как шары в бильярде. Да, понятно что при этом в кольце индуцировался бы сумасшедний ток. Скорей всего они взрывались бы.

Обычный проводник при достаточно малой скорости и достаточно большом поле от магнита почти упруго отразится. И опять даже для твёрдых материалов максимум порядка 1 км/с. Для плазмы, конечно, можно больше. Но она будет высокотемпературная (уже при ~0,0001c у водорода будет ~2 млн. градусов и увеличиваться (при равной скорости) пропорционально корню атомарной массы), как в термоядерном реакторе и выше. Магнитный отражатель плазменных толкающих пулек не намного проще ТЯР при равной мощности. Но пульками нужно разогнать корабль максимум за порядка 10⁹ км, а с помощью ТЯР можно разгонятся порядка 10¹³ км и больше (зависит от дальности полёта). Значит мощность потока частиц при использовании ТЯР в тысячи раз меньше мощности потока при внешнем толкателе, соответственно и мощность оборудования отражателя (близкого к ТЯР по своей сути работы) должна быть в тысячи раз больше мощности ТЯР. А ведь мощность при больших скоростях (~10 км/с — передел скорости истечения водородного двигателя с нагревателем) является главной проблемой.

То есть. Обобщая. Как я понял, идея отражать от магнитного зеркала МАТЕРИАЛЬНЫЙ макрообъект - глупости.
Не может он сохранится ни при каком ударе-отскоке.
Даже при ударе и отскоке от магнитного зеркала.
Так?
В принципе моя интуиция подсказала это. Вы более-менее это объяснили. Согласен 100%. Любой снаряд (не важно что) должен превращаться на подлете в плазму. И наше зеркало - типичная магнитная пробка в открытой ловушке.
Я думаю что организация легкого и эффективного зеркала - как раз ключевая инженергая проблема подобного концепта. Там, кольца, пушинки, паруса летят (как и куда) - это яркие но не ключевые вопросы. Как водится. То что народу кажется важным и проблематичным, на самом деле выеденого яйца не стоит. А настоящие проблемы кроются во многих страницах абстрактных формул. Люди и вообразить это не в состоянии даже (те же теоретики). Всегда и везде так было. Здесь будет то же самое.

Что касается удельной мощности звездолета и массы зеркала. Насколько я понимаю, зеркало - это ПАССИВНЫЙ механизм. По-сути пружина. Только магнитная.



Да, есть уравнение напряженности поля, которое вытолкнет прилетевший импульс (то есть ток в витках зеркала при отражении возрастет и это надо учитвать), но насколько я знаю каких-то подводных камней со времен Багрова-Смирнова (как для меня это первое знакомство с концепцией легкого магнитного зеркала-отражателя) не появилось.



В чем отличие? Там плазма разлетается сферически, и в общем-то угол разлета частиц к линиям магнитного поля получатся круче. Это - хорошо. Но в нашем случае частицы в основном идут синхронным пучком. Да, они разлетаются внутри пучка, есть тепловое движение (после испарения снаряда). Но эта скорость ну 10 км/с. По сравнению со скоростью снаряда в 30 000 км/с - несущественна. То есть в нашем случае (вы правы) зеркало работает именно так как в термоядерной открытой ловушке. Больше похоже на нее.

И теперь глядя на температуру плазмы отражающихся "пулек" сразу возникает идея взрыволёта с внешней подачей топлива, который вроде бы уже рассматривался здесь. Но при любой конструкции внешней подачи импульса остаётся проблема удельной мощности.

Вы имеете в виду кинетический двигатель... эм... Подвысоцкого?

А ещё нужно не забывать про сложность попадания пульками по кораблю на расстоянии много больше млн.км с терпимым количеством промахов.

Да не так страшна эта проблема, если корабль и "пулька" помогают друг другу встретится. Задача навигации относительно проста. Это же не танковый снаряд, где цель напротив пытается убежать или просто не помогает снаряду в себя попасть.

[alex_semenov]

Все видят глупость?

Это где в знаменателе должно быть w а не V?

Блин, Элинд, вас (как и AlexAV, например) вопрос касался  в последнюю очередь (могли бы и подождать пол дня)!!! 
Я же ведь тут на общественных началах за одно что делаю? ПионЭров-беспризорниокв пытаюсь научить доброму, мудрому вечному!
В меру сил и талантов, так сказать...
 
Да. Перепутал V и w. Ещё домножить на -1. Две "описки" было. Как я спутал скорости - понять просто, но как я переставил их в знаменателе местами? Это уже утонуло в тайнах былого... 



Если w (скорость снаряда) - бесконечность, то гамма  1.  Снабжение прилетает с тем же интервалом что и запускалось T.
Если w равна V, интервал ожидания бесконечность (меньше - ожидание отрицательное).
Если w в два раза больше V (наш случай), то и интервал  прихода снарядов в два раза больше чем интервал запуска. Это то я как раз запомнил точно. Это качественный вывод. Расплата за классную идею. Если вы хотите разогнать корабль за год, то пушка должна выстреливать снаряды за пол года. То есть, при мощности на зеркале I, на самой пушке надо выдать 2I. Это - неприятная особенность, хотя и не смертельная. Не первая и не последняя неприятность, я уверен.
Давно "летаю к звездам".
 
Самое смешное. Когда я нахожу у себя такой публичный ляп-ошибку, я еще нахожу кое-что сверху (берусь двумя руками и вижу что тут есть еще изюм!). Некий бонус. И в данном случае бонусом может быть строгое доказательство, что снаряды не перемешиваются. Но я пока его не выстроил. Есть просто идея (которую надо механически довести до конца или отбросить как ерунду).

А у вас как выполнять разгон и маневрирование снаряда?

Фольгу можно разгонять микроволнами - я уже считал, что мощность луча можно будет в этом случае довести до 36 МВт/м².
Кольца - мелкие, лёгкие, простые - разгонять свёрнутым в трубу линейным двигателем. Метрового диаметра кольцо из медной проволоки миллиметрового сечения линейным двигателем с магнитным полем в 5 Тл разгоняется до половины скорости света на пути жалких 18 тысяч километров. Уменьшите диаметр проволоки или увеличьте диаметр кольца, путь разгона пропорционально упадёт ещё больше. (понятное дело, реально кольцо делается из сверхпроводника)
В полёте в кольце можно иметь какой-то ток для маневрирования, но он будет мизерным, по сравнению с требовавшимся-бы разгонным, если бы мы разгоняли кольца лучом материи с пушечными ускорениями, и при вхождении кольца в магнитосферу корабля им можно пренебречь.

Тут вариантов может быть много. И чем их больше, тем - лучше.
Многовариантность -  запас прочности концепции.
Я подумал, например, что можно использовать электростатический парус. То есть запускать не кольца с током, без... а этакие "пушинки"



При этом придется на борту каждой иметь капельку изотопа, который бы распадаясь поддерживал заряд (у электростатическог паруса он убегает). За одно это могло бы обеспечить парусу и маневр сближения.
Вопрос пока не ясен что лучше? Парус должен же еще и разгоняться потоком частиц. Какой из парусов будет лучше? Магнитное кольцо или электростатическая пушинка?
Это предмет дальнейших исследований. Возможно обе идеи можно как-то соединить? Ну мало-ли?

[alex_semenov]

тогда действительно должно быть стыдно за параболу в виде прямой

Вы не в курсе предыстории. Она занимательна (забавна) и поучительна.
На моем графике представлена не наша  более сложная ситуация РАЗГОНА догоняющими снарядами, а совсем другая, другой и очень курьезный проект.
За годы тут (да и не только тут) каких только проектов не обсуждалось?!
Люди пытались пробить проблему полета к звездам самыми нелепыми идеями.
И эта была такой же.
Я его условно назвал "Корабль уродов".


И. Босх «Корабль дураков».

(кликните для показа/скрытия)

Кстати, знаете этимологию термина "корабль уродов" или "корабль дураков"? Где-то слышал, что такие вот корабли действительно организовывались в торговых городах средневековой Eвропы. Время от времени собирали всех городских юродивых, когда их становилось слишком много, садили на прогнивший, ненужный уже корабль и... отправляли с глаз долой в море... Очень практичненько и, считай, гуманненько. Никто своими руками божью сироту жизни не лишал (грех же!). Но и сирота божья переставала под ногами путаться.

(кликните для показа/скрытия)

"И эти люди запрещают нам ковыряться в носу?" (с)

Автора - не помню. Под псевдонимом кто-то. Но он выдвинул эту забавно-идиотскую  идею и очень жарко ее отстаивал. Я даже не помню где. Здесь уже, или еще на "Новостях космонавтики"?
Все над ним смеялись, ёрничали, но он героически ее отстаивал. Набежало желающих поглумиться, естественно немало. Я уходил оттуда и возвращался. Не мог так долго это все переносить. Самые умные там развлекаясь, пытались в этой идее найти хоть какой-то "изюм". Ну хоть что-то посчитать и посчитали вот то, что на рисунке (с поправкой, конечно).
В чем была идея "корабля уродов"?
Товарищ сказал: а давайте запустим пилотируемый звездолет с небольшим экипажем, небольшой массы (буквально с орбитальную станцию) в 20 000 летний полет (скорость перелёта - 67 км/с)! Мол, тогда мы можем такой корабль запустить хоть завтра!
"Изюминка" пионЭра была в том, что экипаж будет играть в компьютерые игры от рождения до смерти и время от времени рожать детей, которые (видимо) с пелёнок будут уже конченными играманами тоже. И так все 20 000 лет полета. То что это маразм - доказать не удалось. Поэтому стали заходить с других боков, мол, а как же еда, снабжение, замкнутая экосистема, ремонт на 20 000 лет? Ты совсем с дуба упал? Вот тут-то умный пионЭр  и выдвинул главный и последний козырь концепта. Предельная, брутальная простота. А пусть человечество запускает время от времени им вслед корабли снабжения! Решение всех проблем-одним махом. Никакой замкнутости. Ремонт - тоже решается этим же. Мол, через сколько-то там посылок каждый раз прилетает им и новый корабль-замена (с новыми играми!), тормозит стыкуется, они просто пересаживаются, а старый отбрасывают.
Гениально?
Предельно! Никто лучшего тут больше и не придумал!
Ясно, что после этого все забыли о чокнутых мамашах-игроманках на борту несчастного ковчега и бросились разбираться с механизмом снабжения такой "экспедиции". Я не помню к чему придирался я (вроде, что в итоге все равно получится чрезвычайно дорого. Раз в пол года запускать корабль - 40 000 кораблей...). Но другие стали считать скорость и периодичность снабжения. И вот выяснилось что закон такой вот красивый. В частности новый корабль надо было запускать раз в четверть года, что бы раз в пол года они принимали посылку. Ну и не 20 000 лет это делать, а только 10 000 лет. "Всего лишь".
Идея (хоть и дурная) но "стала на крыло". Нет расчета - нет идеи. Но тут идея уже как бы и есть!


Так вот. В рамках такой идеи и выводится формула.

Так как тут все равномерно и прямолинейно (этап разгона и торможения что корабля, что капсул снабжения настолько короток, что можно им пренебречь, считая разгон мгновенным), мы понимаем, что первая итерация снабжения повторяется и при любой другой.
Для вывода, нам даже не потребуется латекс.
В момент времени 0 корабль стартовал на скорости V
В момент времени Т (первый интервал снабжения) ему вслед пущена капсула снабжения со скоростью w.
К этому моменту корабль уже пролетел S₀=VT. А когда капсула его догонит в момент t (это и будет первый интервал снабжения, предыдущий момент - ноль, точка отсчета), то корабль пройдет путь:

S = Vt =S₀+V(t-T)= VT+ V(t-T)

(тут надо рисовать, я рисовал график. Именно от стара, рисунок выше - неудачный)
Но капсула тоже проходить тот же путь S за время (t-T) на своей скорости w.

S = w(t-T)

То есть оба пути равны. Это и есть момент встречи. Значит оба выражения приравниваем.

w(t-T) = VT+V(t-T)

В итоге получаем что надо:

t = wT/(w-V)

Глупость, но изюм из него в том, что интервалы прихода растягиваются вот по такому закону.
Как теперь перейти к нашей задаче с равноускоренным догоном все более быстрыми и быстрыми снарядами и значит от прямой к параболе?
Вообще говоря, тут будет парабола, если интервал T  стремиться к 0. А так это будет ломаная. Но ясно, что разница небольшая.
Как понять что снаряды пущенные чуть позже, но быстрей, не обгоняют снаряды пущенные раньше но медленней ДО того как встретятся с кораблем? Если бы те снаряды летели бесконечно долго, то они явно рано или поздно перемешаются (задние обгонят передних). Но у нас ситуация очень четко определена условием задачи. Все будет о'кей, если  порядок следования будет сохраняться до встречи с кораблем. Интуитивно ясно, что если бы снаряды продолжались запускаться с той же периодичностью T и той же скоростью w, а корабль шёл не по прямой, а по параболе (ускорялся с каждым соударением), то интервал прибытия очередного снаряда  t, все удлинялся и удлинялся. Он не был бы константой.
Но если мы пропорционально увеличению скорости корабля увеличим и скорость снарядов, то тем самым строго компенсируем рост t и отношение t/T опять зафиксируется так, как будто никакого ускорения нет.
Как это доказать?
Как строго доказать что корабль всегда будет находиться ДО точки пересечения двух пущенных вслед снарядов?
Как доказать что в нашем случае закон 20 000 летнего снабжения "корабля уродов" работает и в нашем куда более серьезном случае?

Я раньше думал что это проще решить графически (почему и начал рисовать то что показал и забросил, был чем-то отвлечен другим).
Но, мне кажется, что аналитический способ будет даже проще.
Но как... Гм...
Но ясно одно. Тут именно тот случай, когда от смешного к великому - лишь шаг.
Юмор Бога! Вот почему юродивых убивать даже в средние века было преступлением против Бога...

Корабль уродов,
Где твой штурвал и снасть?
Я так боюсь упасть
В морскую воду.

Корабль уродов,
Что ты готовишь мне?
Гибель в морской волне
Или свободу?


Музыкальная пауза!

[alex_semenov]

Вот что меня удивляет.
Пока я ГОДАМИ тут топил за лазерные паруса, на меня смотрели как на идиота и все пытались мне напомнить об антиматерии, о "Дедале".
Мол, не туда смотрите!
С лазерным лучом, я можно сказать, закончил на "гарвицапе" несколько лет назад и... ушел к другим концептам.
Но когда я сейчас здесь говорю о приводе на луче материи (назовем это так) меня все пытаются вернуть к лазерным парусам. Мол, чем же они хуже?
Не уж то я докричался?
Хрена!
Да, раньше массовое СОЗНАНИЕ промывалось прессой сказками про антиматерию и уныло однообразными баснями о предельно-реалистичном "Дедал". Лазерные паруса обсуждались в узких кругах. Но массовая "научно-популярная пресса" тему парусов обходила или задвигала как курьез.
Но пару лет назад случился Мильнер с Хокингом и слоны побежали теперь молиться на лазерные паруса...
"Прозрели!"
Теперь каждый образованный ... эм... человек, просто не мыслит себе ИНОГО привода для межзвездного корабля, чем лазерный парус на который "вылили" 100 миллионов финансирования (на взрыволет в далеком 58-м вылили всего миллион, но это был другой миллион!). Разве кто-либо может потратить такие деньги на нерабочую идею?!!! И эта общественность теперь с недоверием смотрит на все иное, а кто посмелей - пинает "мутные" концепции о которых массовая пресса не галдит (пока). Ведь за это  никакие авторитеты типа Хокига не вступились, 100 миллионов никакие миллионеры не выделили!
Парни.
Вам не стыдно быть такими ДЕБИЛАМИ?
Специально не указываю ни в кого пальцем.
(да я и не запоминаю такое "в лицо". Но накапливаю "общее ощущение из зала")

Чем лазерный луч ХУЖЕ луча материи?

Да. И то, и то - луч.
И то, и то - активный привод.
И то, и то, по идее, разгоняет некий зонд массой m  до скорости v, за примерно одинаковое время t на примерно одинаковой дистанции s, с примерно одинаковой ПОЛЕЗНОЙ энергетикой привода  и ПОЛЕЗНОЙ  чудовищной мощностью ( теорию которой мы тут вывели на абстрактных примерах).
Это близкие принципы привода и каких-то особо-чудесных различий тут нет.
Хотя разница в деталях - огромная.
Там прячется ни один черт!
Когда  я  говорю о сложностях оптики на 22-23 порядка, это исключительно оптические проблемы лазерного луча. Так называемая доплеровская аберрация - самая противная проблема из всех проблем синтезированной апертуры. Наверняка и для луча материи найдется что-то в том же духе очень узкое (у ускорительщиков это называется скважность), неприятное,  наверное (хотя я пока не могу сказать что).
И тем не менее, есть различия, нюансы, которые уже очевидны и очень существенны.

Первое.
КПД привода в зависимости от конечной скорости разгоняемого зонда.
У луча материи и луча свера - очень разные.
Свет во всех системах отсчета летит с одной скоростью.
Луч материи в этом смысле - гибче.
В случае лазерного луча и паруса, мы имеем закон, гласящий что КПД  квантового двиЖителя-пушки,  меньше v/c. То есть, если вы разгоняете лучом парусник до скорости 0.5с, у вас идеальная эффективность привода будет не более 50% (на самом деле меньше, доплеровский эффект срежет до 40-30%, я считал но сейчас не помню). Половина будет потеряна в силу особенностей носителя импульса - луча света.
Обратите внимание. Это ИДЕАЛЬНЫЙ кпд двиЖителя. Без учета потерь на парусе, например (прозрачность, поглощение, неидеальность угла поверхности, потерь в пятне Эйри! Дрожание, расфокусировка...Там хватает!) и тем более без учета потерь в излучателе (там свой список!). То есть это - идеал. И он не бог весть какой.

кпд ~v/c

И совсем дела дрянь, когда вы начинаете снижать конечную скорость разгоняемого лучом корабля-паруса (не важно почему снижаете. Хотя... ясно почему. Силёнок у вас маловато запускать быстро! Кишка тонка пока что!).
Если вы разгоняете парус до 0.1с, у вас практически уже нет поправки на доплер, но у вас только 10% луча превратились в энергию идеального паруса!
Ну а если у вас конечная скорость лишь  0.05с (бюджетненько, но хватит для ближайших целей! для начала - вполне!), то это вообще всего 5%. кпд
В идеале.
С учетом же всех прочих потерь (в том же излучателе и пятне Эйри, дрожании, уходе с луча...) будет здорово, если у вас в итоге будет 1% всей эффективности привода!!!
99% затраченной  на разгон зонда-паруса  до 0.05c энергии уйдет в никуда!



То есть, когда Роберт Ибатуллин в "Червь и Роза" (я не успел его схватить за руку, он уже вплел это в сюжет непоправимо, поэтому  махнул рукой, пусть будет так!) разгонял снаряды против флолта вторжения  инопланетян "светлячками" до относительно небольших скоростей (процент от света или даже меньше), он явно лажанулся. Не станут на небольшие скорости (порядка процентов света) использовать лазерные паруса! Солнечный - можно. Там энергия дармовая. Но лазерный/мазерный - ни в коем случае!
Надо быть идиотом.
Кпд привода будет как у паровоза! Даже хуже. Не для такого случая привод.
Мы теряем ДВА порядка!
Ничего себе барство!
И если Люблин рассказывает нам сказки, что с помощью лазерных парусов он для начала отправит зонд на  Марс или Юпитер, то он хочет отобрать лавры сказочников у братьев Стругацких, которые на фотонной ракете летали по солнечной системе (маразм - запредельный, но мы все это воспринимали как само собой разумеющееся!)



Почему Люблин несет чушь?
Они все сейчас несут чушь. Ибо им нужно финансирование. Могу понять. Культура такая. Хочешь добиться цели - хитри.
Но зачем быть массовыми дебилами нам?
Он (дебил) не слышат аргументов. Он слышит авторитеты. Он как все.  Как в 1958-м никто не указал молодым да ранним Стругацким на  технический бред, который они несли про фотонный планетолет "Хиус", так они и продолжали воспроизводить и приумножать эту чудовищную бредятину и в "Путь на Амальтею" и в "Стажеры" продолжал летать фотонный же планетолет "Тахносиб".
Да, не это там главное. Но люди ведь привыкают к бреду! Поэтому даже маститые академики продолжают теперь верить в чудовищную чушь (академики они в другой области, а здесь верят в массовые басни-легенды)!
Еще и еще раз.
Лазерный парус как и фотонную ракету БЕССМЫСЛЕННО использовать на малых и средних скоростях (до 0.1с). По-большому счету реально это стоило бы использовать уже после половины света. А совсем хорошо - на релятивистских. О чем, кстати, и говорил папа фотонной ракеты, Зенгер в самом-самом начале этого психоза. Но кто же его читал (и при этом понял)?
В общем.
Фотонный звездолёт (не важно в какой форме) - самая недопонятая народом идея.
Как была, так и осталась. Но теперь это лазерный парус.

Что в этом смысле приводом на  луче материи?
Мы тут уже вроде как разобрались.
Благая весть которую я пытаюсь донести.
Теоретически кпд как у  двиЖителя  у луча материи (если умно организовать) может быть сколь угодно близким к 1.
И оцените даже теоретическую разницу 100% и 10% (если 0.1с)!
При этом (и это - главное) идеальный кпд у луча материи не зависит от конечной скорости разгоняемого корабля. Хоть 0.5 с (хотя это сложно) хоть 0.05с, хоть 0.005с!
На средних (0,01-0,1с) скоростях луч материи будет просто королём!
И в этом - качественный шаг к реализации первых самых простых межзвездных проектов.
Конечно, когда вы посчитаете другие потери, то оптимизма поубавится. В магнитном зеркале вы вряд ли получите кпд выше 0.8, а скорей 0.7. А учитывая что тут две ступени, то итого будет ~ 0.5.
Но сравните 50% да хоть 30% и 1% у лазерного луча на скорости в 5% света!
Это раз.
Теперь два.
Привод на лазерном луче плохо масштабируется вниз ПО МАССЕ из-за формулы дифракционного предела. Она очень сильно сковывает фантазию бедных но наглых (как мы).
Почему я для своей полдней концепции лазерного парусника с гравицапой взял парус на 1000 км в диаметре и массой в тысячи тонн?
Потому что такой парус оптически проще разгонять. Это для него - оптимальный размер. Огромная масса и огромная скорость.
Да, нужна чудовищная энергетика (гравицапа, мощность цивилизации I-го типа по Кардышеву, то есть мощность всего солнечного света, падающего на всю поверхность Земли, это в тысячи раз больше чем мощность нашей цивилизации теперь), но только при таких размерах можно иметь вменяемый диаметр апертуры (500 км, кажется) при термически вменяемой дистанции разгона.

Если же вы собираетесь разгонять что-то легкое и компактное с мыслимыми для нас энергиями (граммы, килограммы), то у вас есть два выхода.
Как это предложил Форвард. 1 км "старвисп" весом с почтовую марку,  разгонялся микроволновым лучом (разницы особой нет волны или свет) со стандартной орбитальной солнечной электростанции (мечтали о таком в 70-80-х). Но одна "проблема" - нужна была еще и паралинза диаметром  больше Земли - 40 000 км в диаметре!!!!



Второй ход (что бы гора родила мышь) - уже предложил Люблин в концепции Мильнера-Хокинга. Резко укоротить дистанцию разгона. Фокусное расстояние. Превратить запуск в выстрел с чудовищным ускорением. Но в этом случае вам нужна ЧУДОВИЩНАЯ мощность излучения в десятиминутном выстреле и чудовищные проблемы с термодинамикой паруса (да и вообще с конструкцией массой зонда). Как по мне - тупиковая идея. Без развития.
Мощность тут на короткий выстрел вам нужна как у большого зонда. Поэтому гора рождает мышь. Все это чудо-оборудование между выстрелами будет стоять без дела.
В этом смысле просто идиотская концепция (хотя у меня было решение это смягчить. интересно у Люблина уже до этого додумаюсь?)
В общем, послать маломощный компактный парус - извернуться на пупе ради одного единственного пука.
Развития у этого нет.
Нормальный размер лазерного паруса - сотни километров. Это норма. И масса для них сотни тонн - тоже норма. Но до такой идеи стоит будет вернуться уже сверхразвитой цивилизации. Для нас же это - не по одежке ножки.

Что с лучом материи?
Там этого просто нет. НЕТ!
Никаких дифракционных пределов.
Да, там при масштабировании вниз тоже возникнут проблемы. Но нет таких вот фундаментальных как у лазерного луча ограничений. Там возможны вариации.
То есть. Луч материи - во всех отношениях концептуально более мягкая идея для новичков в звездоплавании (а мы именно такие).
Подумайте.
Какая разница в мощности запуска зонда (не важно чем!) на 0.5с и на 0.05с ?
Разница в скорости (и времени полета) - 10 раз.
А в мощности запускающей системы (при прочих равных, дистанции, массе)
Разница - кубическая от скорости.
То есть в любом случае в 1000 раз более медленный энергетически "мягче" быстрого.
Что такое 1000 раз?
Это гигаватты вместо тераватт. Тераватты (12 порядков) это величины, сравнимая с энергетикой всей нашей цивилизации, а   гигаватты (9 порядков) это в плане мощности пусть рекордно-мощные, но уже отдельные энергетические установки, давно построенные землянами.
Ощущаете разницу в реализме?
И это без учета КПД (о чем  было выше, он еще дает на малых скоростях разницу в порядок-два)!
В общем луч материи - лучшее что можно предложить нам, жадно глядящим на недосягаемые экзопланеты в поисках жизни.
Картинка (красивая и скорей всего лживая):



Кавалькаду роботов (от флай-бай, до высадки на планету) можно запустить именно масштабируя, развивая эту концепцию!

Ну и последнее.
Лазерный парус мы разогнали. А как тормозить?
И тут выясняется что никак. Нужен магнитный парашют как отдельная ступень-конструкция, которая является на стадии разгона балластом. А вот, если у вас зонд на луче материи, то скорей всего у вас токовая петля-зеркало. И значит эта же петля (возможно реконфигурированная, увеличенная в диаметре) будет работать и как парашют.

Теперь "ложку дегтя".
Во-первых. Луч материи не организуешь со дна воздушного океана.
Нужно освоить хотя бы Луну.
Как раз наличие у нас под боком Луны сильно упрощает эту сложность. Луну нам что так, что этак - осваивать как седьмой континент.
Во-вторых.
Неприятная особенность паруса на луче материи - импульсная природа работы привода. Лазерный луч разгоняет непрерывно и плавно. А здесь будут импульсы плазмы. Пусть слабые и частые (с этим надо разбираться еще, искать оптимумы и границы) но все равно, если зонд подвешен к петле тока как некая гондола, то нужна морока с маятниковым амортизатором как у Ориона, вернее как у Медузы.



Любая концепция межзвездного привода сталкивается с огромным количеством сложностей. Звездолет - машина экстремальная. Это всегда будет ПРЕДЕЛЬНАЯ технология.
Что гласит третий закон Кларка?
Достаточно продвинутая технология, неотличима от магии.
Опыт уже говорит нам: что так, что эдак (ракеты на бомбах, паруса, прямоточки, лучи лазера, лучи материи) придется создавать СУММУ ТЕХНОЛОГИЙ, неотличимых от магии.
Что это значит, настоящая магия?
На обыденном уровне это невообразимо.
Это значит, что данная концепция, сумма технологий для ПРОФАНА  - полностью контринтуитивна.
Обычная ракета на ЖРД  на самом деле полностью контринтуитивна (посмотрите как себе представляли ракетные корабли в начале XX века самые умные! Ничего общего!)
Но мы просто привыкли, ибо просто не понимаем что там такого чудесного!
Но там почти все - чудо и магия.
Путь к пониманию как работает настоящий межзвездный привод (не важно какой) - путь из еще большего числа удивлений и прозрений. Путь борьбы со стереотипами и интуицией.  Цепочка восхитительно глубоких и тонких прорывов в понимании как можно, а как нельзя. Разумеется, через углубление в "язык Бога". Принцип красоты тут тоже неотделим. Некрасивый звездолет не полетит. При этом для профана он будет выглядеть уродцем. Ибо красота концепции всегда скрыта в непонятных, неинтуитивных деталях.
На пальцах "вообразить" настоящий звездолёт НЕЛЬЗЯ. Нельзя понять красоту и глубину идей, которые в него заложены. Нельзя понять сумму противоречий и блестящих выходов из них.
Посмотрите.
Все концепции вызывают у профанов - отторжение, смехуёчки и перекошенные рожы.
Мол, да ну вас! 500 страниц - фигни.... "Никакого прогресса!"
Тот же взрыволет, например.  Сон разума?
Верно?
А наш луч материи? Колечки-одуваньчики?
Чо за хрень, в натуре?!
И единственная причина, почему люди неглубокие вдруг признают некоторые из подобных концепций  "очевидными" (у них открываются глаза!), потому что эти концепции вдруг становятся на слуху у "прессы", в центре массового новостного галдежа и трындежа. Тупого, плоского, как чириканье на птичьем базаре "тренда".
Отрефлексируйте, что я сказал.
Вспомните, когда вы таки "поверили" в лазерный парус!
А?

Поэтому и я, прежде чем начинать тему про идеальный привод на луче материи,  притянул сюда за уши интервью Дайсона, где он пытается уговорить двух не самых профанов в теме (но все равно явно тормозящих по инерции), что парус на потоке материи В НЕКОТОРОМ СМЫСЛЕ лучше лазерного паруса. Хотя детали он там не сильно и раскрывает. В 2003-м году лазерные паруса были в пике. Это была (как мне кажется) дань уважения старине Бобу Форворду, который уже готовился уходить в мир иной. Собрали конференцию, последнюю в его жизни, где о парусах только и говорили...

[alex_semenov]

А как же крысы   ? О как ,говорят, нежно на вкус и питательно крысиное мясо 

А какое отношение это имеет к межзвездной тяге?
 

Я тут проснулся с больной головой сегодня... И мысль.
Не вcё так просто с Идеальным Энергетическим Лучом...
Там прорисовывается целый сноп тонких нюансов.
Я не уверен уже в том что снаряды ВСЕГДА не будут перемешиваться.
Фига! Наверняка есть граничные условия. А их определить - сложно.
Боюсь что он связан с самым "святым" - удельной мощность. 
То есть, у меня жуткая догадка, что поднимать мощность такого луча нельзя беспредельно.
На определённой удельной мощности (к весу разгоняемого паруса) он может "сорваться". То есть снаряды перемешаются до паруса.
Это догадка пока... смутная.
Далее.
Идеальный Луч Материи  - это конечно идеал. Но теоретически есть еще и Оптимальный Луч Материи.
Где снаряды не меняю свою скорость и от начала до конца выпускаются с определённой скоростью u.
Тут перемешивания не может быть. Но... какая должна быть выбрана скорость снарядов?
Смысл вопроска как  и смысл идеальной ракеты с постоянной скоростью истечения:
Напомню. Есть скорость истечения u, при которой ракета разгоняемая до v будет иметь максимальный кпд как движитель. 0.74...
Оптимальное u/v.
Подобное должно быть и здесь.
Если мы используем луч, которые будет бить в наш парус с постоянной скоростью, то возникает вопрос выбора скорости луча.
Если такая скорость будет слишком большой, то большинство отскочившей массы полетит назад (от паруса). У нас избыточная мощность (как у у ракеты со слишком большой скоростью истечения). Если такая скорость будет слишком маленькой, то большинство отскочившей массы будет дрейфовать вслед парусу (у нас недостаточная мощность луч).
Я упростил. На самом деле отскочившие снаряды (как и отброшенная ракетой масса) будут двигаться с разными скоростями (так как отбрасывались при разной скорости ракеты, так же и с парусом в который луч бьет на одной и той же скорости) но смысл в том, что при определенной скорости лучи, количество ХАОСА в отброшенном луче материи будет минимальным.
Уравнение такого оптимального луча?
Я теряюсь.
Но его надо вывести обязательно.

(кликните для показа/скрытия)

интуиция-обманщица, подсказывает мне что u/v у паруса будет 1.62.... Но это над строго вывести как для ракеты 0.62....

Далее.
Используя Идеальный Луч (скорость снаряда всегда почти в два раза больше скорости корабля) мы до сих пор предполагали равноускоренное движение. Для простоты и удобства (воображаемого экипажа? А он будет?). Но такая простота - хуже воровства.
Ясно, что скорость материи в луче мы играться  не можем (она жёсткость привязана к скорости корабля что в идеальном, что в оптимальном луче), но мы можем регулировать мощность луча массой отдельного снаряда. Мы договорились что если мы хотим сохранить одно ускорение на участке и интервал прибытия снарядов сохраняется, то по мере увеличения скорости, мы должны пропорционально снижать массу снарядов (что бы mv/t остался прежним).
Но линейно увеличивая скорость вы квадратично повышаете мощность выстреливающей снаряды пушки (при прочих равных).
Да, у вас снижается масса (линейно), что срезает квадрат. Но все равно у вас в итоге линейно растет  мощность пушки.
Начав разгон на одной мощности, для равноускоренного разгона вы должны линейно увеличивать мощность и пик будет в конце (по отсечке потока снарядов).
Но стоит ли равноускоренная траектория того?
Пушка на Луне (самое дорогое сооружение во всем комплексе) большую часть времени будет работать не на своей предельной мощности.
Для таких мега-сооружений это слишком расточительно.
Для пушки лучшая ситуация -  постоянная мощность с первого момента до последнего.
А это значит что масса снарядов будет падать (с увеличением номера) круче. И наш звездолет будет ускоряться не равноускорено,  а по параболе  v= корень из t.
Вот где наши тут старые (вряд ли кто уже и помнит) бдения вокруг умозрительных траекторий разгона-перелета к звездам обретают плоть!
На такой траектории  будет и другая ситуация с догоняющими снарядами и возможностью их перемешивания.
В общем тут картина получается сложная и (насколько я знаю) никем особо то и не хоженая!
БЕЗДОРОЖЬЕ, можно сказать!
Так что, товарищи?
Ударим автопробегом по бездорожью и разгильдяйству?!



А, товарищи?!
Мозг, он ведь не роскошь, а средство передвижения в светлое будущее, вроде как!
 

[alex_semenov]

Уважаемые мыслители. Попробуйте сделать модели своих двигателей. Копии , уменьшенные. Действующие.

ВОТ!
И я - о том же!
Когда я предложил ударить по бездорожью и разгельдяйству я ИМЕННО ЭТО И ИМЕЛ В ВИДУ!
Умница!!!
Давайте построим модель!
Уменьшенную и действующую. Запустим и на ней все увидим!
Поэксперементируем с ней на всех режимах!
Общий случай, идеальный луч, найдем оптимальный луч (просто, тупо, методом подбора!)...
Можно практически все неясности на ней устронить.
Проверить догадки!
Как идея, юные техники?

Я вот в детстве делал твердотопливные ракетные движки. Есть об чём поговорить.

Есть.
Вот вам главный компонент "топлива" для нашего случая движка. Ключевой.
v- скорость до, u - скорость после. массы - соответственно:
Общее решение закона сохранения импульса и энергии для упругого соударения двух масс:





Осталось "поработать руками", "напильником" и "наждачной". У каждого же все инструменты - под рукой!
Нам же достаточно  "картона" и "клея" (Excel-a)! Всего то!
Уверен - у каждого есть!
Каждый может сделать свою и представить на конкурс.
А?
Модель она, конечно вещь тупая. Но тоже требует творческого и кропотливого подхода, ну и осторожного обращению с ней в процессе...
в смысле обработки данных на выходе...
 

[alex_semenov]

Давайте построим модель!

Для действующей модели у нас не хватает малого...невесомости и безвоздушного пространства.

Вы, братец*, видимо, мало в своей жизни  моделировали!
*

(кликните для показа/скрытия)

Здесь "братец" - обращение из носовского мира коммунизма в серии "Незнайка". Ни какой похабщины из старорежимного-барского, мол, "а сними-ка мне, братец, сапоги"... тут нет!

Нынче это общее горе...
Не та нынче молодёжь...
 
Если правильно подойти к выбору материала для объекту моделирования, то у нас этого безвоздушного пространства и невесомости (в смысле полного, абсолютного отсутствия даже намёка на гравитацию!) как гуталина на гуталиновой фабрике будет!
Главное - начать с простейшего, а там умение и труд -  все перетрут!
Вот, например, "Мурзилка", N 8, 1961-й год:

Модель?
Еще какая!
Лаконичная и простая.
Ничего лишнего!
И материал для модели выбран - прекрасно!
Учитесь!!!!

Давайте построим модель!

Надо ехать в институт к ув.AlexAV дабы проверить его концепт "звездолета-ситечка".

К нашему то академику, и с пустыми то руками?
Не стыдно будет?

Особо радует оптимизм Дайсона (ему в 2023-м, дай Бог, стукнет 100 лет!), мол 500 лет - не срок.

У него есть некоторый (увы, небольшой!) шанс дожить то первой anti-aging терапии

Дай ему Бог, конечно.
Хотя я и не знаю что это такое. Но в чем я почти уверен, Ксюшенька, что тут теперь появится целый клуб "юных техников", которые прицепятся к вашей идее о "пересадке мозга" и будут за эту замечательную вашу опрометчивость пытаться клеить вас как модель в клубе страниц пять!

 
Может это и к лучшему? Мне никто мешать не будет.
Я не люблю работать над моделями впопыхах.
Я как поспешу, так людей и насмешу.
А еще мой шеф по лазерной лаборатории говорил: "шо в спЭшцИ робЫтЬся, то мЭртвЫм родЫтЬся"
Он теперь в Германии живёт, как еврей...
"Чудны твои дела, Господи!" (с)
 

А там и тысячи лет полёта перестанут быть такими уж важными.

Ну если бы я фантазировал на тему генного конструирования космонавтов, я бы  для начала научил людей спать как сурок.
Сурок спит в стазисе (замедленные биологические циклы) до 80% своей жизни.
Идеальный межзвездный космонавт!

Если бы космонавты спали в 90% времени полёта (просыпаясь время от времени, скажем два раза в год, на дежурство как сурок на летний период кормежки), то 100 лет для них были бы как 10 для нас. Без всякого релятивистского эффекта.
Относительно недавно с удивлением узнал, что Королёв в рамках программы полёта на Марс в 60-х организовал РЕАЛЬНЫЕ исследования по стазису. То есть погружению высших организмов в "зимний сон", как у грызунов.  Эта мера рассматривалась как одна из мер спасения экипажа в случае нештатной ситуации при полете к Марсу.
Не важно как далеко он зашел. Важен, как человек широко мыслил! Планировал! Важен ПОДХОД! Блин! Вот человечище-то был!

[alex_semenov]

Действующую модель звездолёта на луче материи, я так понял, кроме меня больше никто не хочет клеить и запускать в этом ракетомодельном кружке?
 

[alex_semenov]

Ну почему же?

Ну тогда вот вам "выкройки" для модели. Стройте!
Начинаем с простейшей. Масса снаряда и скорость -фиксированные.

ИСХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ (задавая их разными вы получаете очень разный результат на выходе модели)

M - масса зонда
S₀ -  начальная дистанция от планетоида (где стоит пушка) до зонда.
v₀ - начальная  скорость зонда (получена не от луча материи).
T - интервал запуска снарядов
w_i - скорость i-того снаряда
m_i - масса i-того снаряда
n - число снарядов

ПУШКА

скорость всех снарядов  пока одна и та же 
масса всех снарядов, пока тоже одинакова
абсолютное время на i-том шаге выстрела
кинетическая энергия снаряда
полная энергия луча

КИНЕМАТИКА СНАРЯД-ЗОНД

дистанция пройденная зонда до встречи i-тым снарядом
дистанция пройденая i-тым снарядом до встречи с зондом 
они равны поэтому
время полета i-того снаряда до столкновения
абсолютное время  i-того столкновения
i-тый интервал между столкновениями двух последовательных снарядов  с зондом
i-тая гамма, отношение интервала запуска к интервалу прибытия
интегральная гамма на всей траектории

ДИНАМИКА СНАРЯД-ЗОНД

скорость отскока i-того снаряда
новая, i-тая скорость зонда после соударения
i-тая часть потерянной энергии
суммарная энергия, потерянная в движителе привода
i-тое приращение скорости зонда
i-тая энергия зонда
i-тое приращение энергии зонда
общее приращение энергии зондом на луче материи
контрольная сумма по всей динамике модели, если все правильно, нигде нет ошибки  (хотя возможны погрешности на округлении)
КПД луча материи как движителя

***
Я кажется все сделал. Осталось "склеить" это в строки и столбцы Excel. Ну и снять результат, играясь с разными начальными параметрами...

[alex_semenov]

Я кажется все сделал.

Вы знаете, подали мне идею. Соорудить как-нибудь онлайн-калькулятор ТТХ звездолетов той или иной базовой конфигурации, из числа возможных в известной физике.
Я правда, не имею понятия, когда у меня найдется время для реализации этой идеи, но мне нравится. Формулы из этой темы насобираю...

В отличии о Ксюши, я не думаю что это такая уж блестящая идея.
Нет, конечно можно.
Если вы сами предварительно поиграетесь такой моделью, все в ней поймете и очень грамотно для вашего пользователь-потребителя введете все ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ, что бы он, дурак, играясь игрушку "не сломал" (то есть не увидел чего-то что несуразного в результирующих цифрах), то может быть и стоит. Хотя...
За что я люто ПРЕЗИРАЮ современный мир?
Дурака растит. Дурака лелеет.
И вот эта ваша идея. Она конечно хорошая, вроде как. Как маркетинговый ход. Но в корне - неверная. Ибо работает на то же самое по большому счету.
Ребёнок, выросший в изобилии отличных, готовых игрушек имел менее счастливое детство, чем ребёнок, который сам себе фантазировал игрушки из камешков, палочек, бумажек... клеил, строгал... МОДЕЛИРОВАЛ....
Сам. От начала до конца.
Такой человек к звездам и полетит. А вот ваш баловень... Как был дурак, так дураком и останется ни к чему не способный.
Поэтому я считаю этот мир - проклятым.
Пока вы не начнете закрывать детей в ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ИЗОЛЯТОРЫ от соблазнов этого мира и не поведете каждого  "от и до" по "педагогическому лабиринту" (приобщая к благам цивилизации постепенно и в нужный момент), у этой цивилизации не появится надежды на будущее. Она пожирает своих детей.
Ну педагогика - ладно.
К модели.
Я вчера ее уже собрал вчерне, получил кое-какие обобщения и чуть-чуть поигрался ею, прежде чем вам выложить "выкройки" (пришлось кое-что и подправлять).
Так вот.  С первого, СЫРОГО, взгляда модель повела себя крайне странно.
Неожиданно.
Динамическая часть (нули в законе сохранения энергии) я получил сразу. Как и ожидал. Тут меня интуиция нисколечки не подвела.
А вот кинематика (метры, секунды), которую я интуитивно не мог уловить и ради которой, собственно, я и затеял моделирование - сильно удивила.
Всё я пока плохо вижу. Ибо у меня тут колонки цифр. Их надо еще интерпретировать (правильно представить в виде графиков, а это морока куда большая чем построить саму модель!). НО! Произвольно выставляя параметры на входе, я то получал вменяемый (обнадеживающий) результат, то получал чёрт знает что именно в кинематической части!
Зачем я вам и выложил "выкройки".
Что бы вы помучилась.
Как говорила Маша в "Формуле любви"?
"Папенька говорит, что одни радости вкушать недостойно!"
Сначала выстраивая модель (а это труд достаточно кропотливый), а потом и втыкая и чертыхаясь, видя как она норовисто у вас "летает". Просто тупо не хочет летать! Вы столько мучилась - и...
Вы когда-нибудь клеили, собирали планера, самолётики?
Балансировали их?
Ломали и начинали все заново, пока эта зараза у вас таки не начнет летать?
Нет?
А вот я свое детство (несчастное, без компьютеров и гаджетов) в этом провел.
И здесь - то же самое.
Оказывается, не все там так просто как нам бы хотелось.
Даже в таком примитивном варианте (когда скорость и масса очередного снаряда - константы).
При некотором неосторожном "шевелении" параметров, у меня модель просто "срывалась" на бесконечность и давала на выходи чёрт знает что!
И от чего это происходит я сразу и не понял. Тупо!
При всего лишь 100 снарядах и 200 секундах выстрела у меня на том конце получалось 44 порядка в секундах (полета) и метрах дистанции разгона (конечная точка разгона за пределами видимой части вселенной!). А итоговая скорость - совсем ерунда (хотя кпд - прекрасный!)
Отладить, то есть ПОНЯТЬ что же за закономерности тут вылазят - и есть весь смысл такого моделирования.
Увидеть неожиданное и неприятное.
Принять как суровую реальность, послание от Бога, и понять почему же так.
Конечно, теперь я вижу в чем дело (хотя все нюансы мне не ясны еще). В общем вижу.
Кинематика разгона получается гиперболической (это видно даже на одной из формул в модели).



Пока  b>> x, ( скорость снаряда много больше скорости зонда) у нас в обще-то все путем и относительно "линейно" все параметры растут.
Но как только x приближается к b - все резко меняется. И если у вас перегиб в середине дистанции разгона - ваш разгон убежал на бесконечность.
Дистанция и время (y) побежали круто вверх по гиперболе (гипербола любую параболу покрывает как бык овцу! Даже экспоненту!)

Возвращаясь к вашей идее. Я не против. Но будьте готовый что это не будет чем-то "вау!"
Если вы предложите своему посетителю подобную модель, вы ему должны где-то на полях объяснить что вот эти и эти параметры на входе связываются вот так и так ибо (и разжевать все). Но ему понять это так же сложно как и построить САМОМУ такую модель.
Уловите тонкий педагогический момент!
Если вы сами себе строите с нуля (с чистой, возвышенно-дурацкой идеи) то у вас есть драйв. Животный. Это - моё. МОЁ!!!
Я строгал, пилил, собирал... а оно не работает! Какого, блин, чёрта?
А! Вот где!!!
Человек упирается и превозмогает.
А ваш потребитель-посетитель, зайдет на все вами подготовленное заранее, (жуя жирными губами бургер или гамбургер) потыкает, по клацает и скажет: "прикольненько". Или : "че за х_ерь, б_ля?!!" И пойдет дальше тупые сериальчики смотреть изнывая от НЕВЫНОСИМОЙ ТЯЖЕСТИ СКУЧНОГО БЫТИЯ... Он над этим не мучился и радости победы не ощущает. Это для вас нужные цифры в нужном окне - как глас божий. А для него - фигня какая-то.
Меня тут спрашивают, полетел бы я куда-то или нет в один конец?
Мол, как оставить радость всего сущего? А у вас эта радость действительно есть в этом сущем? Наполнено живете? Осмысленно? От того, что вы каждый год ездите пялиться на руины и пальмы, вы (б_ляди!) счастливы? Зачем вы все время постите свои никчёмные переживания, фоточки на фоне достопримечательностей в социальные сети? Потому что вам (с_укам!) скучно на этих руинах и пальмах так же как вам скучно и без них в роскоши и обжорстве домашнего бытия! Поэтому вы там так и радуетесь, что вам денег жалко на это потраченных. Уплачено за восхищение? Вот я и давлю из себя восхищение! И драйв, ширку, "приход" вам доставляет одно чувство - похвастаться перед такой же обезьяной как и ты, что я вот тут, а ты - завидуй. Да, у меня тоже так это, тоже обезьянье. Но у меня это обезьянье "прошло по  коридору", какому-ни какому (и то, я считаю надо бы было меня пороть в детстве больше!)... У меня было детство без компьютеров и изобилия. Я смотрел с детства взрослые фильмы, потому что детских по-сути и не было.
А вы - обделенные. У вас все есть. И чем дальше - тем больше у вас есть ВСЕ...
А вот счастья все меньше и меньше...
Даже трахаться (вы б_ляди!) уже не хотите!
Социологи бьют панику. Молодежь сексом меньше интересуется!
Конечно меньше!
Как он 99% трафика Сети!...
"Мхом поросли, товарищи марсиане!"  (с)
Дурака растим! Дурака лелеем!
Такими темпами нам и Мальтуса с Медоузом ждать не придется! Белый писец будет куда раньше!
 
Выкричался.  Чо-то настроение, блин... Не сто нгоги...
Андрей.  Нет, если хотите - делайте. Ради бога.  Ничто, делающее нечто, куда лучше нечто, делающего ничто. Конечно надо попробовать. Но учтите, что модель - только пол пути к результату. Даже треть.

В догонку. Забыл. К моей истерике о счастливом и несчастном детстве.
Музыкальная пауза, наХ...!
 

[alex_semenov]

Гипербола? Ничего страшного, СТО исправит.

Нет, смехуёчки - это нормальный стиль общения в сети (опять же от того что скучно же!)
Но если серьезно, то надо еще смотреть.
Плохой звоночек.
Возможно она и  убъет на корню все мои фантазии об Идеальном Луче Материи. То есть пять страниц вожделений перед этим - в унитаз.
Опять в унитаз!
 
Как там в песне?
"под землёю я уголь рубль!"
Вот это - про меня!


PS. Кстати, о шутке. Я понял что там не все шутка. Но суть "горя" то в том, что дело не в скорости, а именно в дистанции и времени. Уход на бесконечность я получал сразу же случае очень медленного разгона (до 300 км/с, я решил попробовать сразу "пустить" не далеко и не быстро, помаленьку!), где никаким СТО пока и не пахнет. Кроме того. Я и планирую прожект на СРЕДНИЕ скорости. То есть 0.01-0.1с, где СТО почти никакой власти не имеет.

[alex_semenov]

СТОП всем юным звездоплавателям! У меня, кажется, ошибка в кинематике модели!

дистанция пройденная зонда до встречи i-тым снарядом
дистанция пройдена i-тым снарядом до встречи с зондом 
они равны поэтому
время полета i-того снаряда до столкновения

Посмотрите. Это верно только если i-тый снаряд выстреливается ПОСЛЕ того как i-1-й снаряд уже столкнулся с целью.
То есть T>dt_i.
А если снаряд в пути дольше, скажем, он выстреливается когда цель догнал пока еще только  i-5 снаряд. И пока он летел с зондом столкнулся i-4, i-3, i-2, i-1...
Тогда формула пути зонда усложняется... И расчет времени i-того снаряда в пути - тоже...
Гм.. Я вот думаю, как же поправить так, чтобы попроще было и работала для всех будущих случаев...

Моя если угодно мировоззренческая идея на реалии современного информационного мира, звучит так.
Тот кто хочет развиваться и давать работу своему мозгу и рукам, тот ее найдет и сам. Не надо для этого сложные задачки на каждом углу раскладывать. И люди такие в наше время есть, не надо думать что компьютеры "умы губят". Неа.

Андрей, не берите близко к сердцу мое "старческое" ворчание.
Я потому вам и вывалил все, потому что вы "из наших".
Разумеется делайте то что задумали!

Что же касатеся философии, то вы видимо еще слишком молоды.
У вас не появился рефлекс "отца народов" (ну типа старого бабуина который поучает молодёжь).
Да, конечно всегда будет 2% упертых.
Но выигрывают цивилизационные войны не они. Выигрывает, как сказал Кайзер "прусский учитель". Который эти 2% расширяет до 10%, 20%...
И у России сакральный праздник нации 9 мая, именно потому что тут выиграл русский и советский (не важно чей вклад больше, духовные корни длинные) учитель у прусского. И если есть сомнения ("закидали трупами", помогли бескрайние дороги и мороз,  Ленд-Лиз подпёр) то Бомба, Слойка, Спутник, Гагарин (да, с голой жопой! но в данном случае не суть) - это  как раз русско-советский УЧИТЕЛЬ. Почему столько ненависти и клокотания у "партнёров".
И если реально когда-либо кто-либо полетит к звездам (с голой жопой или прикрытой), то заслуга в этом будет именно того самого УЧИТЕЛЯ... русского, американского, китайского... не знаю чьего. Но учителя.
Так что "выкарабкается сам" (извините) - г_омно-философия. Философия, пардон, подонков, которые хотят утопить нас (русских, китайцев, инусов...). Ее вам навязали (научили плохие учителя), а вы с юношеским максимализмом ее и приняли. Плохому всегда научить легче чем хорошему. Поэтому простительно вам. Я тоже по-молодости так думал.