Двигатель для межзвёздных перелётов

[vsevolodson]

Причем тут микроволновка? Вы не можете передавать энергию от холодного тела к горячему без затрат на этот процесс дополнительной ЭНЕРГИИ!

Дополнительной энергии понадобится и достаточно много. По той причине что горячая область начнёт сама сливать свою энергию (температуру) излучением. Но падающая на неё высокая мощность должна её поддерживать.

[vsevolodson]

Излучение Солнца после фокусировки уже НЕ удовлетворяет условию

а значит уже НЕ является тепловым в этом смысле.

[ВадимZero]

Во-первых там еще идет процесс имплозии за счет абеляции внешних слоев и это вносит свою роль.НО!Самое главное.Там ЛАЗЕРЫ. А термодинамическая температура (яркость) лазера может быть намного много порядков выше температуры Солнца. Как раз те самые миллионы градусов. Все верно! Лазер - прибор фантастический. Люди до сих пор не осознали силу этого подарка природы.

Чесно говоря я не совсем понимаю что вы имете под температурой лазера. Ну да не важно...В моем понимании луч лазера подобно току имеет бесконечную температуру.

[alex_semenov]

Как раз для лазера это было б вполне возможным. Но только для лазера, когерентного точечного источника.
А вот от поверхности Солнца выше 6000 К нагреть действительно невозможно.

Согласен. На рисунке - бредятина.  Любой ДИФФУЗНЫЙ излучатель (излучающий некогерентное излучение)* имеет размеры. Он не бывает точечным. Поэтому в точку собрать те лучи нельзя. В фокусе строится изображение. И по идее рисунок должен давать изображение точ в точ как то что на поверхности. То есть пятно в 6000 К такой же площади.
Это и будет означать что оприка не рабатает! Максимум - переотражает. Как плоское зеркало. И все. Но собирать, фокусировать не может.
Почему?
Должно быть простое геометрическое построение, это объясняющее!

*По поводу лазеров. Да, я понимаю что когерентное излучение позволяет строить мнимое изображение для линзы в виде токи, хотя апертура у лазера может быть в километры и сотни километров (мне, апологету лазерных парусников Форварда этого и не знать?). Но это нас уведет в сторону, как мне кажется. Наш свет- диффузный. Хаотический. И тут должно быть достаточно для того что бы разобраться  одной геометрической оптики.
Как я полагаю.

[vsevolodson]

Поэтому в точку собрать те лучи нельзя.

Собрать лучи, идущие перпендикулярно поверхности 

[ВадимZero]

Должно быть простое геометрическое построение, это объясняющее!

Вот смотрите по законам оптики чем ниже расхождение луча, тем лучше его мы можем сфокусировать. Излучающая поверхность излучает во всех направлениях. Если мы находимся близко то собираем много энергии, но получаем плохую фокусировку. Если находимся далеко,то получаем хорошую фокусировку, но получаем мало энергии.

[vsevolodson]

Собрать лучи, идущие перпендикулярно поверхности 

Bсё, до меня наконец дошло. Собирая лишь параллельные лучи заявленные мной 71 МBт на кв м мощности теплового излучения не собрать. Ещё один двигатель похоронен!

[alex_semenov]

Это было ваше возрожение и я его просто проигнорировал как явно неверное.

А следовало просто хорошенько подумать. А то получается логика веруна - "я закрыл глаза и не обращаю внимания - значит этого нет".

Давайте без демагогии. Я просто поверил что вы побежали читать Эткинса. Тем более что тут шел бурный разговор на другую тему. Не хотелось уводить собеседников в выяснение фундаментальных азов природы.
Я понимаю что все мы имеем массу неувязок и противоречий в своей картине мира. И до поры до времени с ними мирно живем, пока они не начнут для нас представлять реальную проблему по жизни...
Я думал вы хотя бы примите мой окрик, поищите в сети, поймете что я - прав (более авторитетные физики говорят то же. Нельзя получить большую температуру в фокусе!) и не вдаваясь в детали примете "на веру". Может когда-то потом сами тихо разберетесь.
Но вы продолжаете упорствовать.
С одной стороны - верно. Нельзя ничего брать на веру. Душа обязана трудится! Ну раз так, то давайте уйдем в этот оффтоп с головой и таки разберемся в вашем заблуждении!!!
Заодно и я, ленивый, до конца разберусь в этой неувязке.
Вы думаете я все четко понимаю?

Но оптика ничего не платит второму началу.

Ещё как платит. Потери на поглощение зеркалами и переизлучение в фокусе.

Это не достаточная плата. Не та плата. Не шухирите!
Например лазены. Вы не можете и для них получить нарушение второго начала термодинамики.   Для лазеров, используя эффект Брегге вы можете сделать коэффициент поглощения зеркала СКОЛЬ УГОДНО НИЗКИМ. То есть плата получается какая вам вздумается. Но термодинамика требует процент хаосу по формуле Карно!!!

[ВадимZero]

Кстати alex_semenov, по поводу лазеров и фокусировки...вот этот проект http://go2starss.narod.ru/pub/E002_LSIP.html
Не могу понять как нам линза помогает сделать лучь лазера более направленым чем он был до этого. Тоесть лазер как оптический прибор тоже не идеален(интерференция) и эту не идеальность пытаються решить оптическими методами. Что в моем понимании сомнительно. Тоесть пытаються уменьшить энтропию излучения лазера с помощь линзы.

[vsevolodson]

Александр, да всё уже, с фокусами разобрались. Просто вы не смогли мне внятно объяснить и начали кивать на Клаузиуса. Но я уже всё понял.

[alex_semenov]

Вообще говоря с лазерами у нас очень интересный вопрос...
Гм...
Я сам опупел слегка...
Лазер в принципе для  ЛИНЗЫ  может выглядеть как очень яркая точка удаленная на бесконечное расстояние (не смотря на какую угодно реальную апертуру)... То есть объект с бесконечной температурой... Как это получается - это уже волновая оптика. Но с точки зрения геометрической оптики это будет  идеальная точка. С точки же зрения термодинамики лазерный луч это куда более упорядоченная энергия чем солнечный диффузный свет. Это своего рода эквивалент электрического тока или кинетической энергии (примеры самой низкой энтропии энергии!)
Лазерный луч монохромен (почти идеально) и когерентен (фаза излучения одна)
Однако. Даже лазерный свет не может быть с 0-й энтропией. То есть его температура по С-Б (эффективная) не может быть бесконечностью...
И вот почему.
Линейная оптика - это только приближение. Более правильная оптика - волновая.
Физический диаметр изображения лазера (оптической точки) все равно будет иметь. Потому что эта точка не может иметь диаметр МЕНЬШЕ длинны волны лазера уже по законам волновой оптики. То есть некоторый r=лямбда/2 (или лямбда?) эта точка все же имеет.
Значит, температура этой точки вычисляется по уравнению С-Б из мощности и площади излучателя пи*r^2. То есть она уже не бесконечна. Хотя может быть очень высокой. У рентгеновских лазеров например, ее может даже для того что бы возбудить вакуум, чтобы полетели электрон-позитронные пары и даже появилась мини-черная дыра... (красивае сказки от ядерных физиков!).
То есть. С температурой лазеров и вторым началом - все путем.
Что с оптикой?
Тут тоже все путем!
В фокусе линзы диаметр пятна лазера НЕ МОЖЕТ БЫТЬ меньше чем длина волны. Это уже не геометрическая а ВОЛНОВАЯ оптика. То есть, в итоге, в ЛЮБОЙ оприке то на то и выходит. Точка не может получать большую температуру по С-Б от лазера за счет оптики как ни крути!
Кстати вот ЗАМЕЧАТЕЛЬНАЯ статья в журнале "Квант". Многое проясняет.

http://kvant.mccme.ru/1976/10/p13.htm

Смотрите на  рисунок 2:



Это упрощенное построение изображения в фокусе лупы.
Так вот. Представьте себе.
Вы приближаете, приближаете, приближаете лупу к солнцу. Изображение в фокусе растет, растет, растет...
В пределе изображение (из этого построения) сравняется с объектом. То есть оптика перестает что-то фокусировать (собирать) у поверхности Солнца.
Кстати приведенная сатья очень наглядно учит что законы линейной оптики - очень ограничены и "на краях" перестают работать.
Это надо четко понимать.
Один край -  источники удаленный считай на бесконечность (свет звезд). Второй край - объекты к которым мы приблизились вплотную (поверхность солнца).

[alex_semenov]

Александр, да всё уже, с фокусами разобрались. Просто вы не смогли мне внятно объяснить и начали кивать на Клаузиуса. Но я уже всё понял.

А я   вот сам  пока все не вполне понимаю. И тогда не понимал. Но я знаю что есть законы которые не могут нарушаться. "Реперные точки" мирровоззрения. И если вы получаете какой-то эффект их нарушающий - ответ один - вы что-то неверно рассчитали! Есть дьявол в деталях. Он может быть очень специфическим. Но он есть! Я вам и указал на Клаузиуса.

[alex_semenov]

Кстати alex_semenov, по поводу лазеров и фокусировки...вот этот проект http://go2starss.narod.ru/pub/E002_LSIP.html
Не могу понять как нам линза помогает сделать лучь лазера более направленым чем он был до этого. Тоесть лазер как оптический прибор тоже не идеален(интерференция) и эту не идеальность пытаються решить оптическими методами. Что в моем понимании сомнительно. Тоесть пытаються уменьшить энтропию излучения лазера с помощь линзы.

Любой идеально параллельный луч света "расталкивается"...  расходится.

http://physics.ru/courses/op25part2/content/chapter3/section/paragraph9/theory.html



Это волновой эффект. Наподобии потери скважности пучком заряженных частиц после выхода из колиматора. То есть нельзя собрать световой пучек в идеально-параллельный луч (как в гиперболоиде Гарина) и отправить него таким вот пакетом на бесконечность...
Лишенный "заботы" оптики он разойдется.
Но если свет все еще находится в рамках действия линейной оптики, то он послушный.
Настоящая оптика не линейная а волновая. И в данном случае все работает очень четко.

Кстати. После многочисленных попыток я пришел к выводу что линза Френеля в данной системе - БЕЗАЛЬТЕРНАТИВНА.
Я не говорю о проклятье разряженных антенных массивов... Это был для меня полный облом. Но  схему Форварда как-то изменить нельзя и в других деталях. 
Вернее можно.
Есть аж две альтернативы. Первая - без всяких линз сразу синтезировать синфазную апертуру диаметром с линзу (тысячи км). Другой- использовать зеркало вместо линзы.
Но обе они практически крайне сложно реализуемы. И по одной причине. Эффект Доплера. Апертура будет иметь в любом случае диаметр в сотни километров и если у вас будет малейшая разница в скоростях на  краях этой аппертуры (а это возникает даже при небольшой вибрации) возникнет эффект Доплера, который разрушит монохромность излучения. Волновая картина на парусе распадется.
Вообще говоря, излучатель Форварда - вещь технически фантастическая. Это по сути магия. Я называю это экстремальной технологией.
Если кто-то когда-то добьется в этом деле успеха... Это будут "сами боги"!!!

Ведь подумайте. Вы передаете сколь угодно огромную энергию на расстояния в световой год (минимум). Это начисто снимает проклятье удельной мощности для звездолетов. А мы ведь УЖЕ знаем - быстрый полет к звездам - это не необходимость. Это рошкошь.
 

[alex_semenov]

Собрать лучи, идущие перпендикулярно поверхности 

Bсё, до меня наконец дошло. Собирая лишь параллельные лучи заявленные мной 71 МBт на кв м мощности теплового излучения не собрать. Ещё один двигатель похоронен!

Правда в том, что в школе самым простым разделом физики была Оптика. Линейная. Раз-два и готово! Свет! Это же так просто! Очевидно! Мы все им пользуемся постоянно!
Но это если надо только сдать экзамен. Если же вы пытаетесь ПОНЯТЬ окружающий вас мир (я как то последнее время забросил это занятие, стар становлюсь...) то вы с удивлением понимаете что в этом мире НЕТ НИЧЕГО ЗАГАДОЧНЕЙ света.  Непонятней, неестественней. Неочевидней. Удивительней и парадоксальней.
Если начинать разбираться по-настоящему то мы обнаруживаем парадокс на парадоксе. То есть больше всего скрытых от нас противоречий в нашем понимании физической картины мира как раз собраны в области наших представлений о свете, его свойствах.
Особенно четко это понимаешь, читая вот эту замечательную книгу:



Непостижимое квантовое дно мира - рядом. В стакане с водой... в преломляющихся лучах...

[Инопланетянин]

Мощность более горячей области будет МЕНЬШЕ, чем получаемая этой областью (а также собираемая коллектором) мощность.

Может быть речь шла не о мощности, а о площади? Площадь более горячей области будет меньше, чем площадь, с которой собрали излучение?
Я тоже не понимаю, почему линза у Солнца не фокусирует. Ведь не надо фокусировать всё изображение Солнца! Достаточно его малой части. И это изображение участка Солнца линза будет собирать.  Меня, наверно, убедят, но пока хотелось бы понять почему это невозможно.
Если действительно, то может попробовать лазеры на солнечной накачке? Рабочее тело облучается, и лазерный луч греет водород до сотен млн. градусов. Если я правильно понял, условно лазер можно представить четырёхмерной площадью, которая собирает поступающую энергию и концентрирует её на меньшую четырёхмерную площадь? Ну, т.е. рабочее тело облучали/накачивали в течении c-времени, а потом это излучилось за c/n и отсюда большая мощность излучения у лазерного луча, чем у лампы накачки?
Водород же можно так греть, накачивая лазер от Солнца?

[alex_semenov]

Я так понимаю это расхождение, подобно уменьшению энтропии. Тоесть геометрия луча размываеться, а не изменяеться оптически так чтобы ее можно вернуть обратно. Может я не прав конечно.

Возрастанию.
Возрастанию энтропии. Сама собой, без присмотра энтропия возрастает. Понизить энтропию можно заплатив налог (здесь понизить - там повысить и при том на большее значение S). Если присматривать за энтропиеей энергии без затрать - то можно только сохранить энтропию постоянной (например сверхпроводник и ток или просто хранилище топлива, которое является системой с определенной энтропией). Без затрат можно только сохранять энтропию постоянной. Что гигантская линза на всем протяжении фокуса и делает. Сохраняет энтропию луча. А потом его "отпускает" и луч расходится, энтропия возрастает, возрастает, возрастает... Сама по- себе..

Я, кстати,  заметил  что вам нравятся системы на потоке материи. Так? Вас восхищает идея разгонять и тормозить межзвездный корабль с помощью ЕДИНСТВЕННОГО магнитного паруса?
Действительно получилось бы КРАЙНЕ изящно. Одна токовая петля сначала разгоняет корабль, отражая поток частиц направленный на нее. Потом по окончании инерциального участка полета, петля опять включается и работает как магнитный парашют. А при подлете к звезде эта же петля работает как магнитный парус уже в потоке заряженных частиц от звезды додавливая остатки скорости и вообще помогает кораблю маневрировать в новой планетной системе.
Если бы все сошлось мы бы имели ИДЕАЛЬНЫЙ привод. Потому что он вырвался из проклятья удельной мощности для звездолетов. Хотя бы потому что  КПД привода на потоке материи можно сделать гораздо выше КПД светового парусника на всех диапазонах конечных скоростей.
Но вот передать на 1 св. год поток материи... На 0.01-0.1c - это очень сложная задача. Природа нам тут не подарила, как мне кажется, никаких поблажек...

[ВадимZero]

Это волновой эффект. Наподобии потери скважности пучком заряженных частиц после выхода из колиматора. То есть нельзя собрать световой пучек в идеально-параллельный луч (как в гиперболоиде Гарина) и отправить него таким вот пакетом на бесконечность...Лишенный "заботы" оптики он разойдется.

Спасибо, разобрался...Чем уже у нас изначальный луч, тем сильнее он расходиться(волновой эфект)

Чтобы, например, послать «узкий» пучок лазерного излучения на Луну, нужно сначала его расширить. Это достигается с помощью телескопа: лазерный пучок направляется в окуляр и затем, пройдя через телескоп, выходит из объектива, имея диаметр D
Расширение лазерного пучка с помощью телескопической системы
Такой расширенный пучок, дойдя до Луны, «засветит» на ее поверхности пятно радиусом  где L – расстояние до Луны. Приняв D = 2,5 м (телескоп-рефлектор Крымской обсерватории), λ = 550 нм, L = 4·106 м, получим R ≈ 90 м. Если бы на Луну был направлен первоначальный пучок лазерного света, имеющий диаметр порядка 1 см, то он «засветил» бы на Луне пятно, радиус которого оказался бы в 250 раз больше.

[ВадимZero]

Но вот поток материи... На 0.01-0.1c - это очень сложная задача. Природа нам тут не подарила, как мне кажется, никаких поблажек...

Думаете ускоритель разгоняющий, к примеру статически заряженые пылинки будет черезмерно дорогой?
И ли основная сложность балистически точно направить эту частичку? Чтобы иметь низкие параметры расхождения всего луча?

[alex_semenov]

Спасибо, разобрался...Чем уже у нас изначальный луч, тем сильнее он расходиться(волновой эфект)

Конечно. Это противоречит "голливудскому мышлению" которым страдал и Алексей Толстой (или специально поиздевался над читателем?). Но это реальная физика.
И она дает шанс.
Уникальный шанс. Надо обламаться 1000 раз с разными прожектами самых разных двигателей что бы по-настоящему понять насколько хороша идея Форварда.
Но вообще говоря, там столько проблем, что если бы кто-то нашел что-то подобное для потока материи я бы сразу переметнулся туда.

У магнитного паруса перед световым есть один явный недостаток. Поток материи, который вы на него обрушите не может отражаться так же эффективно как и световой луч. Даже простой алюминий инфракрасный луч отражает с эффективностью 94%. Идеально назад.
Попробуйте добиться такой же эффективности для магнитного паруса. Если у вас получится 50-60% - это будет восхитительно! И как?
Ну а по поводу доставить эту кинетическую энергию через световой год (условный конец дистанции разгона) - совсем труба.

[alex_semenov]

Но вот поток материи... На 0.01-0.1c - это очень сложная задача. Природа нам тут не подарила, как мне кажется, никаких поблажек...

Думаете ускоритель разгоняющий, к примеру статически заряженые пылинки будет черезмерно дорогой?
И ли основная сложность балистически точно направить эту частичку? Чтобы иметь низкие параметры расхождения всего луча?

Цена ускорителя - не вопрос. Для генерации лазерного луча тоже понадобится чуть ли не миллион ускорителей-рекуператоров!!!  Правда электроных. Но все равно. Лазерный излучатель - вещь очень дорогая.
Вообще все это имеет смысл затевать только для быстрых звездолетов, если в тех есть смысл.

Основная сложность в случае потока материи - собрать этот поток на парусе. Вот вы разогнали пылинки до скоростьи 0.1с. Допустим нейтрализовали. Но эти пылинки пролетев 1 св. лет разлетятся в облако диаметром в астрономические единицы. Ведь в пути они целых 10 лет!
И толку было их запускать?