Двигатель для межзвёздных перелётов

[PostAlien]

Но даже в этом случае вам потребуются чудо-паруса. И как они будут "отскакивать" от светила...
Я себе это плохо представляю.

В чём проблема? Затормозят и так же, естественным образом начнут разгоняться в другом направлении.

[PostAlien]

Каждый парсу - это менее кг - однозначно. Значит вам потребуются всё равно тысячи тысяч таких парусов. И каждый развернуть? Да не стоит овчинка выделки!
Почему я предлагаю вам сделать КОЛИЧЕСТВЕННУЮ прикидку. Часто самая простая прикидка показывает насколько качественно заманчивая идея становится нереальной при первых же количественных прикидках.

Развернуть много маленьких парусов наоборот проще чем один большой. Хотя это конечно отдельная наномагия.

[alex_semenov]

Развернуть много маленьких парусов наоборот проще чем один большой. Хотя это конечно отдельная наномагия.

Диаметр каждого такого паруса - какой?
Сколько вы их хотите запустить к светилу?
Какую массу собираетесь затормозить?
Давайте посчитаем хоть это. Это задача в духе школьного 5-го класса.

Что меня смущает при таком отражении? Как долго парусник будет висеть почти у поверхности светила? Время такого зависания будет (как мне кажется) куда дольше чем при выстреле от окультера. Я не уверен. Но это надо проверить. Ваша чудо-нано-структура должна быть еще и чудовищно жаростойкой. Это - МАГИЯ. Нано но магия.
Ваша идея всё же опирается на магию.

[PostAlien]

То есть. Как я себе это представляю. У нас есть звездолёт, который мы каким-то образом разогнали до приличной скорости (скажем, ваших 0,5C). Лазерным парусом, магнитным парусом или таранным конвертером (кстати, идея может заработать? Или вылезло что-то, что её окончательно хоронит?).

Прежде всего. Надо уточнить.  Таранный конвертер это не полноценный привод. Поэтому я и выбрал термин "конвертер", то есть ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ. Это как магнитный парашют - примочка к другому приводу. Сам по себе он - бессмыслен и бесполезен (как и магнитный парашют сам по себе).
Конвертер это версия (навеяна им - точно) "двигателя" Подвысоцкого вокруг которого в своё время было много сломано копий. Только я тут собрался  использовать "уже расставленную" природой по пути массу межзвездного газа (а не заранее расставленные "пули" как это предполагает Подвысоцкий).  Главная фича этого "двигателя" ("парадокс") в том, что он не добывает энергию. Прирост скорости конвертера происходит исключительно за счёт размена МАССЫ разгоняемого корабля на СКОРОСТЬ.
Не вдаваясь в механику такого размена, просто из  закона сохранения энергии (классического ибо мы говорим о скоростях много меньше световой) мы можем разменивать массу на корень квадратный из скорости. То есть, что бы, скажем, конвертер добавил к 0,033с до 0,1с (в три раза) предварительно разогнанная масса (некой первоначальной ступенью) обязана похудеть не менее чем в 3² раз то есть в 9 раз. Это при эффективности конвертера 1. То есть в идеальной ситуации.
Поэтому я предполагал что в паре с конвертером должна работать очень мощная первая ступень в духе взрыволёт.
Взрыволёт как раз комплиментарен этой идеи. Реалистичней всего реализовать взрыволёт при большой массе "пустой ракеты". Скажем, при 100 000 тонн сухой массы.
Это значит что если мы  захотим отправить небольшой зонд, то взрыволёт по массе для этого на порядки избыточен. Вот тут то конвертер мог бы оказаться "волшебным средством". Мы разгоняем бомболётом, скажем  до 0.033с полезную нагрузку массой в 30 000 тонн. Но теперь, имея идеальный таранный конвертер в в виде второй ступени мы могли бы доразогнать массу в 1000 тон в корень из 30 раз то есть до 0,18с.
Шикарно, правда?
Но в чём засада?
В том же в чём и проблема прямоточки - эффективность АДИАБАТИЧЕСКОГО сжатия набегающего потока. Эффективность такого сжатия должна быть очень высокой. Скажем 0.95. Не ниже 0.75 - точно. "А вот это - фантастика, сынок! (с). Большая проблема. Мы мало сейчас понимаем даже как подойти к решению этой задачи. Не факт, что она не разрешима (для этого надо научиться управлять очень горячей разряженной плазмой, которая обтекает "центр управления"). Но шансов очень мало. Плотность газа ничтожна и при адиабатическом сжатии его любой воронкой он будет очень сильно греться, а раз так - светиться (то есть терять энергию). Поэтому оставляем таранный конвертер пока для очень твёрдой фантастики.
Одно обнадёживает. Есть масса работ (и усилий) на Западе всё-таки как-то оживить, приблизить к реальности концепцию Бассарда (это для них идея-мечта как у нас тут была фотонная ракета). И если они таки найдут подходы для решения эффективной адиабатической воронки, то они автоматом решат задачу таранного конвертера. Всё остальное по сравнению с этим - ерунда. У прямоточки Бассарда остается проблема сжигания собранного водорода. Это по-сути непреодолимая проблема. Но тараннику нужно "просто" разбавить этот горячий сжатый межзвёздный водород "перемешать" с "холодным" водородом из баков (для чего нужны будут "ионные форсунки"). Хотя и тут есть масса проблем, но по сравнению с проблемой сжигания водорода в классическом Бассарде это "детская", то есть "инженерная" проблема.
Кстати. Раз зашёл разговор о конвертере. Чем ближе начальная скорость конвертера к света, тем проще его сделать.
Так, если вы смогли разогнать огромную массу (скажем миллион тонн) до 0.5с, то разогнать 1000 -ю часть этого до заметного
 релятивистского эффекта  достаточно несложно (вам не понадобится даже какая-то там сложная воронка).
В общем.
Идея прикольная. Но не такая уж и прорывная (как все идеи в МП) нужна комбинация и синтез.

Угу. Это я понимаю. Мы превращаем колоссальную кинетическую энергию начальной массы конвертера (большой, но сравнительно медленной), которую разогнали чем нибудь как нибудь в колоссальную кинетическую энергию конечной массы (сравнительно лёгкой, но очень быстрой). Хотя всё равно сомневаюсь что взлетит. Магнитный парус на санти- и децисветовых скоростях и лазерный на релятивистских обладают большим КПД и при этом лучше маштабируются вниз.

[PostAlien]

Что меня смущает при таком отражении? Как долго парусник будет висеть почти у поверхности светила? Время такого зависания будет (как мне кажется) куда дольше чем при выстреле от окультера. Я не уверен. Но это надо проверить. Ваша чудо-нано-структура должна быть еще и чудовищно жаростойкой. Это - МАГИЯ. Нано но магия.
Ваша идея всё же опирается на магию.

То есть? Парус затормозил в перигелии с ускорение в 28 000 g (ну или сколько у нас выйдет) и тут же с тем же ускорением начал разгоняться. Вектор тяги и её сила те же. Просто теперь у паруса нет инерции, которую гасило давление солнечного света. Относительно неподвижно он провесит наносекунду где-то. Что бы висеть неподвижно на макроскопическом отрезки времени, т.е. быть статитом ему нужно иметь строго определённую поверхностную плотность. Примерно полтора грамма на квадратный метр. (Для идеально зеркальной плёнки). А у нас парус на порядки легче. Он там не задержится
И какое отношение время висения имеет к жаростойкости. Тонкая структура в любом случае мгновенно (за микросекунды) разогреваться до равновесной температуры и, если не может её выдержать, мгновенно же разрушается. Я бы скорее волновался о том, не измачалит ли его наноструктуру солнечный ветер.  Но парус должен быть очень термостойким, да.

[jet111]

Если не ошибаюсь, то одна из первых версий кинетических двигателей Подвысоцкого заключалась в том, чтобы встречный поток плазмы тормозить при помощи МГД-генератора. Затем полученный электрический ток приводит в действие электрореактивный движитель. Реактивная сила превышает силу торможения, и результирующая сила ускоряет звездолет. Однако плотность межзвездной среды слишком мала и ее нужно предварительно ионизировать для работы магнитной воронки. Поэтому искусственные "пули" (расположенных вдоль разгонной траектории), решают проблему низкой плотности межпланетной среды. Если есть желание использовать именно плазму, то искусственные пули можно подрывать при приближении звездолета, и на выходе получится плазма (на порядки более плотная, чем межзвездная среда).

А если есть быстрый попутный поток плазмы (искусственный луч материи, солнечный ветер и т. д.), то это еще лучше. Тогда векторы сил, возникающих при работе магнитной воронки, МГД-генератора и электрореактивного движителя будут действовать в одном направлении.

[jet111]

Что касается проблемы торможения звездолета, то один из вариантов - это взаимодействие с гипотетическими внеземными цивилизациями. При подлете внеземного звездолета наша цивилизация организует торможение. Например, строит мощный лазер. Или выстраивает вдоль траектории торможения рой искусственных зондов. При подлете звездолета зонды могут подрываться, и полученная плазма используется для торможения звездолета (например, космическим парусом). Этот вариант с зондами может организовать даже цивилизация нашего текущего уровня. Если возникнет контакт, то возникают опасения по поводу вторжения. Поэтому можно направить рой зондов не навстречу звездолету, а к другой звездной системе. Например, от Земли к Альфа Центавре (и пусть себе инопланетный звездолет осваивает Альфа Центавру). За время межзвездного полета рой зондов успеет приблизиться к Альфа Центавре.

[jet111]

Есть много интересных вариантов взаимодействия с внеземными цивилизациями. Например, мы организуем внеземному звездолету "дорожку" из искусственных зондов для торможения. А внеземной звездолет выпускает рой искусственных зондов (которые движутся очень быстро). И мы используем этот рой внеземных искусственных зондов для разгона собственного звездолета (например, парусника). Т. е. может происходить взаимовыгодная кооперация разных цивилизаций.

[PostAlien]

Развернуть много маленьких парусов наоборот проще чем один большой. Хотя это конечно отдельная наномагия.

Диаметр каждого такого паруса - какой?
Сколько вы их хотите запустить к светилу?
Какую массу собираетесь затормозить?
Давайте посчитаем хоть это. Это задача в духе школьного 5-го класса.

Что меня смущает при таком отражении? Как долго парусник будет висеть почти у поверхности светила? Время такого зависания будет (как мне кажется) куда дольше чем при выстреле от окультера. Я не уверен. Но это надо проверить. Ваша чудо-нано-структура должна быть еще и чудовищно жаростойкой. Это - МАГИЯ. Нано но магия.
Ваша идея всё же опирается на магию.

Минимальный диаметр нанотрубок, насколько я знаю, 6,7Å. Хотя я слышал что-то о нанотрубках в 4Å диаметром, но наверное это журналист радиус с диаметром перепутал. Плотность графена – 770 мкг/м². Если парус – это четвертьволновая решётка из неметаллизированных углеродных нанотрубок под 500нм свет, то его плотность:
0,00000077×π×0,67×10^(−9)×(1÷0,000000125)×2=25,932 мкг/м². Хотя если сделать решётку гексогональной должно быть немного меньше,  а с металлизацией немного больше.
Если его диаметр равен миллиметру (взято, конечно, с потолка), то масса будет 20,367 пикограмм. Размер насекомого и масса бактерии. Преимущества такого размера, во-первых, в низких требованиях к прочности – нагрузка на 0,2АЕ составит несколько паскаль и даже в перигелии речь пойдёт всего лишь о сотнях. То есть даже если нанотрубки из-за жара, радиоповреждений и повреждений пылью растеряю 99,999999% своей прочности, то всё равно парус не разорвёт на клочки (мы его сами уже порвали). Во-вторых его проще изготовить (это вроде очевидно. С увеличением размеров наноструктуры проблемы только умножаються). Разумеется с помощью наноассемблеров. В-третьих, хотя магнитный парус всё равно будет работать в импульсном режиме эти импульсы будут слабыми и частыми (не килограммовые болванки), то есть особых с эти не предвидится. Общая масса роя зависит от массы корабля (с которой я ещё не определился). Если взять с потолка массу в килотонну, то численность роя будет примерно пятьдесят квинтиллионов. Не могу понять почему вас смущает количество. Это только всё упрощает. В частности, растёт отказоустойчивость системы. Что меня сильно волнует, так это кпд магнитного зеркала. Оно может отработать почти идеально, так как функционирует в тепличных условиях, но нужна конкретика. Вы вроде что подобное считали. Сейчас перечитываю шестую сотню страниц форума, там вроде магнитные паруса рассматривались.

[alex_semenov]

Наноасембреры...
Легко сказать!

Произвести (и быстро!)  квинтилион чудо-бактерий... Гм...
Это как не верти - магия.

Я, кстати, еще по поводу проекта "Дедал" испытывал дискомфорт от мысли, что некий завод на борту должен будет превратить в идеальные "ледяные бомбы" по 3 грамма десятки тысяч тонн гелия-3 и дейтерия (плюс там предполагалась начинка). Производство должно было быть 250 штук в секунду.
Но это ерунда в сравнении с тем, что вы собираетесь делать.

Ваши нано-бактери ведь должны обладать инстинктом астронавигатора? Мало просто отразится от звезды. Надо отразиться в нужном вам направлении. То есть нужна некая внутренняя рефлексия.... Ну хотя бы как у бабочек на свет...

Я ведь тоже думая о межзвездной пушке и "мотыльках на свет" всё же предполагал что каждый снаряд в "луче материи" должен быть ну минимум ГРАММЫ. А самые ранние вообще килограммы...

Нет парни. Граммы каждый парус - я могу помыслить. А вот такие как у вас бактерии...
Вы часом не обчитались ли модной фантастики "Проект "Аве Мария" ?

Что касается проблемы торможения звездолета, то один из вариантов - это взаимодействие с гипотетическими внеземными цивилизациями. При подлете внеземного звездолета наша цивилизация организует торможение.

Это предлагал еще Маркс  на таллинском симпозиуме по  SETI 1981 или 1982-го года (не помню точно...) Хотя, возможно эта мысль у Маркска была изначално (1966-й)
Кстати, я предлагал вообще гипотетически, что принимающая цивилизаия не просто тормозит прибывающий братский зведоёлт, то и РЕКУПЕРИРУЕТ его энергию в народно-хозяйственных целях. Энергия ведь низкоэнтропийная! Ценная! Зачем же просто так рассеивать?

. е. может происходить взаимовыгодная кооперация разных цивилизаций.

Ну да... Но для начала найтите такую цивилиацию...

[Иван Моисеев]

Есть много интересных вариантов взаимодействия с внеземными цивилизациями.

Рекомендую: Лем Станислав, "Путешествия профессора Тарантоги".

[Metatr0n]

Я думаю надо попробовать вынудить тело вибрировать в нужном направлении инфразвуком и это создаст тягу. Это на основании мыслей о том, что пространство не пустое и фононы(колебания) передаются даже через вакуум, и вся гравитация основана просто на стремлении синхронизировать колебания массивных частиц в непустой среде. Инфразвук (вроде землетрясения) образуется при сжигании топлива, перестраивая импульсы всех частиц тела в направлении движения. Я думаю надо проверить такое в открытом космосе просто приданием вибрации объекту

[PostAlien]

Наноасембреры...
Легко сказать!

Произвести (и быстро!)  квинтилион чудо-бактерий... Гм...
Это как не верти - магия.

Я, кстати, еще по поводу проекта "Дедал" испытывал дискомфорт от мысли, что некий завод на борту должен будет превратить в идеальные "ледяные бомбы" по 3 грамма десятки тысяч тонн гелия-3 и дейтерия (плюс там предполагалась начинка). Производство должно было быть 250 штук в секунду.
Но это ерунда в сравнении с тем, что вы собираетесь делать.

Ваши нано-бактери ведь должны обладать инстинктом астронавигатора? Мало просто отразится от звезды. Надо отразиться в нужном вам направлении. То есть нужна некая внутренняя рефлексия.... Ну хотя бы как у бабочек на свет...

Ну, впихнуть передатчик для ориентированния относительно корабля и других мытыльков и примитивный нанокомпьютер несложно. Гораздо интереснее практическое маневрирование солнечным парусом. Но мне кажется, что с миниатюризацией проблем станет МЕНЬШЕ.
Корабль – это квазиживая наносистема. У реальных бактерий проблем с относительно быстрым размножение вроде нет.

Я ведь тоже думая о межзвездной пушке и "мотыльках на свет" всё же предполагал что каждый снаряд в "луче материи" должен быть ну минимум ГРАММЫ. А самые ранние вообще килограммы...

Название нагло позаимствованно у вас. Но у меня аналогия получается точнее.

Нет парни. Граммы каждый парус - я могу помыслить. А вот такие как у вас бактерии...
Вы часом не обчитались ли модной фантастики "Проект "Аве Мария" ?

Бактерии, аннигилирующие нейтрино – это какой-то слишком даже по моим меркам. Даже жалко. Марсианин – это ведь настоящий бриллиант.

[alex_semenov]

Есть много интересных вариантов взаимодействия с внеземными цивилизациями.

Рекомендую: Лем Станислав, "Путешествия профессора Тарантоги"

Да, да! "Всё украдено до нас!" (с)
 

* * *

Что хочу сказать? Всё-таки полёт на быстром звездолёте (выше 0.1с) - это требует ПРЕДЕЛЬНЫХ технологий (неотличимых сейчас от магии). Поэтому я бы вё-таки целился под меньшие скорости.
Мы, кажется, надёжно  можем получить среднюю скорость перелёта 0.01с (световой год за 100 лет) и почти немыслимо поучить  0.1с (световой год за 10 лет).
На этом фоне средняя скорость перелёта в 0.05с выглядит неким "священным горизонтом", "пределом здравых мечтаний".
На такой скорости мы можем добраться за 500 лет (вполне себе нормальный срок полёта) на дистанцию до 25 лет. Это примерно 170 звездных систем.
Если предельным сроком считать 1000 лет в пути, то мы добираемся на 50 св. лет и это примерно 1400 звездных систем.

Корабль – это квазиживая наносистема. У реальных бактерий проблем с относительно быстрым размножение вроде нет.

Ну если так, то надо тогда и сам корабль думать как некий нано-само... мини. милли...
Что-то типа Ибатуллинского "Аррениуса".
То есть сам звездолёт может быть тогда весит килограммы? Что-то мини-мини... Дело в том что наносаморепликатор (в духе Дрекслера) - это настолько постсингулярная технология (в духе Технокосм)... я просто даже не знаю!
Я давно так не фантазировал.
Тут (на этом форуме) за 15 лет такие фантазии были забиты ногами до предела.

[Mercury127]

У реальных бактерий проблем с относительно быстрым размножение вроде нет.

потому что эти проблемы были решены эволюцией ДО их появления. и в списке этих проблем не значились "самонаведение на звезду" и "выдерживать температуру в 2000 К".

[PostAlien]

У реальных бактерий проблем с относительно быстрым размножение вроде нет.

потому что эти проблемы были решены эволюцией ДО их появления. и в списке этих проблем не значились "самонаведение на звезду" и "выдерживать температуру в 2000 К".

На конкретно с производством большого количества особей проблем нет

[alex_semenov]

потому что эти проблемы были решены эволюцией ДО их появления. и в списке этих проблем не значились "самонаведение на звезду" и "выдерживать температуру в 2000 К".

Да, это ближе к "астрофагам" у того же Энди Вейера... Конечто, тут нет магической физики (как в "Аве Мария"), но "обычная" магия (типа жизнь на совсем другой основе или жизнь при 2000 К) тут всё же присутствует.
На этом форе урановый парус с (всего лишь!) граммовыми запасами антиматерии на борту выглядит просто верхом реализма! Я не говорю о "медузе", которая питается бомбами Dr. Winterberg (которого я выше назвал Винтингштейном).

На конкретно с производством большого количества особей проблем нет

И всё-таки такое производство - магия. Да под горизонтом возможного и всё же...
Я тут было хотел вашу идею "приземлить"...
Прежде всего сделать каждый снаряд по массивней. Граммы-килогарммы. При этом сделать их не световыми парусами а магнитными... То есть каждый снаряд это просто кольцо. Тонкий провод сверхпроводника надутый током. Сбросить тысячи или миллионы таких колец - не бог весть какая техническая задача.
Далее была идея что такое кольцо в солнечном ветре... И тут я всомнил что ветер это не более 500 км/с  а быстрей вы не разгонитесь. А надо 3000 км/с... Засада...
 
Хотя... не всё так плохо если подумать...
 

[PostAlien]

Ну если так, то надо тогда и сам корабль думать как некий нано-само... мини. милли...
Что-то типа Ибатуллинского "Аррениуса".
То есть сам звездолёт может быть тогда весит килограммы? Что-то мини-мини... Дело в том что наносаморепликатор (в духе Дрекслера) - это настолько постсингулярная технология (в духе Технокосм)... я просто даже не знаю!
Я давно так не фантазировал.
Тут (на этом форуме) за 15 лет такие фантазии были забиты ногами до предела.

У вас к нанозвездолётам, как я понимаю, две претензии:
Как тормозить (кстати, что с моими расчётами? У меня как раз выходит, что магнитный парашют отлично миниатюризируется. Более того, тяжёлому звездолёту ПРИДЁТСЯ разделяться при торможении на модули минимальной возможной массы.)?
И витамины. Я в их надобности откровенно сомневаюсь. Думаю, что реальный зонд Фон Неймана будет голосеменным, а не покрытосеменным. Но допустим. Тогда реальный звездолёт будет именно что запредельно сложной, организованной с точностью до атомов, но при этом макроскопической системой.

[PostAlien]

потому что эти проблемы были решены эволюцией ДО их появления. и в списке этих проблем не значились "самонаведение на звезду" и "выдерживать температуру в 2000 К".

Да, это ближе к "астрофагам" у того же Энди Вейера... Конечто, тут нет магической физики (как в "Аве Мария"), но "обычная" магия (типа жизнь на совсем другой основе или жизнь при 2000 К) тут всё же присутствует.
На этом форе урановый парус с (всего лишь!) граммовыми запасами антиматерии на борту выглядит просто верхом реализма! Я не говорю о "медузе", которая питается бомбами Dr. Winterberg (которого я выше назвал Винтингштейном).

Так этот катализ антиматерией вроде ВООБЩЕ не работает. Физически. Как неработает термояд на протии в реакторе меньше 12 масс юпитера. Вы сами к такому выводу, кажется, где-то здесь пришли. Или я что-то перепутал?

[PostAlien]

Прежде всего сделать каждый снаряд по массивней. Граммы-килогарммы

Это можно. Если парус сможет нормально работать в импульсном режиме. Такие габариты я взял с потолка.

При этом сделать их не световыми парусами а магнитными... То есть каждый снаряд это просто кольцо. Тонкий провод сверхпроводника надутый током. Сбросить тысячи или миллионы таких колец - не бог весть какая техническая задача.
Далее была идея что такое кольцо в солнечном ветре... И тут я всомнил что ветер это не более 500 км/с  а быстрей вы не разгонитесь. А надо 3000 км/с... Засада...
 
Хотя... не всё так плохо если подумать.

А вот это мне не нравится. Во первых, сверхпроводник жалко. Он на корабле для паруса/парашюта нужен. Во вторых, совсем тупое кольцо приближения к звезде не переживёт, ему парасоль нужен. В третьих, давление света примерно в 500 раз выше, чем давление солнечного ветра (хотя тут могу ошибаться. Параметры солнечного ветра я брал из википедии). Плюс плазма имеет привычку обтекать магнитное поле. То есть даже при торможении, когда скорости кольца и ветра складываются, магнитный солнечный парус будет уступать и по ускорению и по допустимому перигелию фотонному солнечному. Ну и да, при разгоне скорости магнитного паруса и солнечного ветра уже не складываются, а вычитаються. Даже приблизится к средней скорости ветра асимптотически сложно. А обогнать только при помощи динамического парения. Но это слишком сложно.