Двигатель для межзвёздных перелётов

[PostAlien]

Да, вам потребуется еще и чудовищная мощность! Если бы вы разгонялись нормально, как Форвард прописал с 0.1g, то вы могли бы киограммы и тонны вполне себе спокойно ускорять даже без фантастического отражения

Но тогда мы не влазим по аппертуре излучателя.
И да, я знаю, что в принципе ничто не мешает построить 1000 км излучатель в койпере. Но сейчас меня интересует именно реалистичность проекта Любина, а не Форварда.

[alex_semenov]

Ну, расчётная масса – грамм. Думаете, что этого мало?

Очень мало.

PostAlien, солнце моё. Я ведь зачем начал эту сказку рассказывать про открытие в ближайние 10-30 лет второй Земли с возможно богатой биосферой? Я (кстати впервые для себя) кажется могу сложить вменяемое ПОЛЁТНОЕ ЗАДАНИЕ для минимального разведывательного зонда в этом случае. И нарисованный мною выше корабль-зонд по-сути в него со скрипом но  вписывается. С о-о-о-чень большим скрипом!
А вот что-то меньшей массы... Я даже мысли не допускаю, что без волшебства может.
 

Шпионский спутрик, ктоторый с высоты 250 км рассматривает детали до 10 см (говорят 6).


А вот межзвездный "шпион". Он совершенно случайно на американца похож...



Американец чисто спутник-наблюдатель весит 12 тонн. Но у нас 8 тонн (на самом деле 4, 8 с топливом) и да, мы должны совершить чудо что-бы у нас всё заработало хотя бы так как у американцев, а вообще у нас должно быть лучше ибо телескопы в 2 раза шире и значит с 250 км мы можем на поверхности рассмотреть предметы разрешением в 3 см.

Да, вам потребуется еще и чудовищная мощность! Если бы вы разгонялись нормально, как Форвард прописал с 0.1g, то вы могли бы киограммы и тонны вполне себе спокойно ускорять даже без фантастического отражения

Но тогда мы не влазим по аппертуре излучателя.
И да, я знаю, что в принципе ничто не мешает построить 1000 км излучатель в койпере. Но сейчас меня интересует именно реалистично то проекта Любина, а не Форварда.

Так и я же о том!  Вы сможете упаковать полноценную разведывательную миссию к живой (вроде как издалека) планете в любинские граммы?
Нет конечно! И я об этом же! Поэтому для нас все эти чудо-идеи пока что ТУПИКИ.
Нам нужно привезти на орбиту чужой звезды МИНИМУМ несколько тонн. Тогда мы может быть с натяжкой но справимся...
(раньше я был уверен что меньше 20-40 тон и не стоит заморачиваться. Но это с полноценно высаживаемыми роботами-исследователями как в "Чужая планета")

[alex_semenov]

Блин... я даже два раза вам ответил...
 

Так сколько эта паутинка-шпион-наблюдатель  будет у вас весить?

Ну, расчётная масса – грамм. Думаете, что этого мало?

Как по мне - да.
А вы разве сами не видите?
Ну что вы можете упаковать в 1 грамм? Только без сказок Дрекслера (он прежде чем написать свою знаменитую книгу про чудо-нанороботов проделал отличную работу по проекрированию ультролёгкого солнечного паруса, которая и вдохновила Форварда довести до ума старую свою идею лазерного паруса. Дайсон тоже был этим всем заворожен и бросил свои взрыволёты ради парусов раз и на всегда!)

[PostAlien]

 То есть. Долететь грамовый StarChip сможет. Затормозить сможет. Но ничего не сможет сделать? О последнем пункте спорить сложно. Это нужно в нюансы наноэлетроники лезть. Я здесь доверяю Любину. Что сможет и сфотографировать и передать. Даже на пролётной траектории. А на орбите он, понятное дело, сможет сфотографировать больше. Но вы ему не верите?

[alex_semenov]

То есть. Долететь грамовый StarChip сможет. Затормозить сможет. Но ничего не сможет сделать? О последнем пункте спорить сложно. Это нужно в нюансы наноэлетроники лезть. Я здесь доверяю Любину. Что сможет и сфотографировать и передать. Даже на пролётной траектории. А на орбите он, понятное дело, сможет сфотографировать больше. Но вы ему не верите?

Нет не верю.
Я когда сравнил свой рассчитанный зонд где у меня совершенно случайно (как у художника) сформировался профиль полезной нагрузки (2 5-и метровых телескопа и куча по-мелочи, плюс тройка "тяжелых" зондов по 100 кг и десяток мелких по 5 кг), я сравнил это с  существующей машиной, шпионским спутником "замочная скважена" и испугался, что я могу не вписаться по массе с такими же задачами. Я подумал, что в 2 тонны (да по сути в 0,5 тонн!) может и нельзя ужать то, что сейчас реально делает аппарат в 12 тонн?
А вы, значит те же 12 тонн "замочной скважины" хотите ужать в граммы? Плюс связь на межзвёздном расстоянии? И какая ширина канала связи, кстати? Сколько бит в секунду? У меня с этим не будет проблем. От слова "совсем" учитывая энергоустановку и диаметр телескопа. Я по лазерному лучу на Землю зафигачу в прямом эфире фул-аш-ди аж бегом! Даже круче!  А у вашего грамма как с этим будет обстоять дело?
Любин - фанатик своей идеи.
Он хочет заниматься синтезированной апертурой. И под это дело какие угодно обещания выдась. Дело он затеял хорошее (я про апертуру) одобряю! Но вот верить в сказки про нано-спутник-разведчик в грамм.... Не стал бы. Ну если мы стоим на почве предельного реализма. Как Штерн.

[PostAlien]

Я (кстати впервые для себя) кажется могу сложить вменяемое ПОЛЁТНОЕ ЗАДАНИЕ для минимального разведывательного зонда в этом случае. И нарисованный мною выше корабль-зонд по-сути в него со скрипом но  вписывается. С о-о-о-чень большим скрипом!

Ну если мы стоим на почве предельного реализма. Как Штерн

Ну OK. Лично мне WaferSat'ы не кажутся отдалённым будущем. Вот, например, неплохая статья на эту тему: Building the future of WaferSat spacecraft for relativistic spacecraft. Но факт в том, что сегодня у нас их нет. Правда, у нас также нет надувных атомных реакторов. Как и фотовольтаики с нужными вам характеристиками. Но неважно...
 На самом деле мне даже немного стыдно, что я вас отвлёк. Вы действительно интересную идею обсуждаете. Пишите продолжение.

[PostAlien]

Я так понял, это был тоже накопитель энергии? Тор в торе должен был вращаться? И что такой накопитель обещал (если бы не...)?

Нет. Не вращаться. Это просто сверхпроводящий аккумулятор. Запасённая в нём энергия – это и есть ток, который в нём циркулирует. Обычный накопитель, если закачать в него слишком много энергии, порвёт давлением магнитного поля. Как магнитный парус. Из-за этого верхний предел удельной энергоёмкости равен удельной прочности бондажа. Elind попытался объехать это с помощью электрического притяжения, но что-то не сложилось.

[PostAlien]

Кстати, в статье Directed Energy Interstellar Propulsion of WaferSats, Любин (с соавторами) тоже обсуждает торможение магнитным парашютом Зубрина.

[MenFrame]

Затормозить сможет.

Как собственно?

Но ничего не сможет сделать?

Если удастся опустить эукариотическую клетку на планету в пригодную среду, то колонизация уже становиться чисто технической проблемой биотехнологий.

[PostAlien]

Как собственно?

Магнитным парашютом. Я уже писал о том, что он хорошо масштабируется вниз и нужные материалы у нас уже есть. Окончательно дотормозить можно либо им же о звёздный ветер или магнитное поле планеты либо солнечным парусом. Например, аэрографитовым парусом или с использованием ультратонких солнечных парусов из углеродных нанотрубок.

Если удастся опустить эукариотическую клетку на планету в пригодную среду, то колонизация уже становиться чисто технической проблемой биотехнологий.

Ну да. Собственно, я писал выше о том, что Джордж Чёрч предлагает отправить к звёздам биоинженерные нанозонды массой порядка пикограмма.

[MenFrame]

Я уже писал о том, что он хорошо масштабируется вниз

Только нужно учитывать что для маленького паруса дистанция торможения межзвездного вещества намного меньше чем для большого. Соответственно нужно более сильное поле что бы сделать туже самую работу. Мне всегда это казалось ограничением на минимальный размер парашюта.

[PostAlien]

Почему? Если не учитывать силу ампера, то при постоянном значении плотности тока и постоянной доле массы парашюта от массы зонда мы свободно можем варьировать абсолютную массу зонда, сохраняя постоянное ускорение. А если учитывать силу ампера, то у маленьких парусов всё сильно лучше, чем у крупных.

Конечно, масса провода фиксированной толщины и плотности растёт прямо пропорционально диаметру/радиусу/окружности, а площадь петли пропорционально квадрату радиуса. Но (при фиксированном токе в петле) магнитная индукция в центре петли падает пропорционально радиусу, а магнитное давление пропорционально квадрату же! Как я понял, магнитное давление парашюта должно по меньшей мере уравновешивать давление ионов межзвёздной среды. Увеличив радиус петли мы просто получим не зеркало, а бублик с дыркой, в которую улетит/обратится вся наша тяга. Что бы маштабировать вверх парус нужно ещё и увеличить ампераж и, соответственно, толщину и массу провода. Если мы так и сделаем, то ускорение останется константой.

[PostAlien]

Только нужно учитывать что для маленького паруса дистанция торможения межзвездного вещества намного меньше чем для большого. Соответственно нужно более сильное поле что бы сделать туже самую работу. Мне всегда это казалось ограничением на минимальный размер парашюта.

У маленького паруса меньше эффективная площадь сечения, но он легче, поэтому ему нужно меньше межзвёздного вещества, чтобы погасить скорость. Индукция магнитного поля в центре паруса должна оставаться постоянной, чтобы магнитное давление уравновешивало давление межзвёздной среды. А ампераж провода (и сила ампера, рвущая провод) у маленького паруса наоборот меньше, так как радиус петли меньше, а электромагнитизм подчиняется закону обратных квадратов.

[PostAlien]

Процитирую своё сообщение ещё раз, полностью.

Ладно, в результате чтения этой темы и смежных у меня накопилось несколько вопросов к гуру. Для начала, я никак не могу понять почему эффективность магнитного парашюта растёт при увеличении массы корабля/размеров петли, а не наоборот. Конечно, масса провода фиксированной толщины и плотности растёт прямо пропорционально диаметру/радиусу/окружности, а площадь петли пропорционально квадрату радиуса. Но (при фиксированном токе в петле) магнитная индукция в центре петли падает пропорционально радиусу, а магнитное давление пропорционально квадрату же! Как я понял, магнитное давление парашюта должно по меньшей мере уравновешивать давление ионов межзвёздной среды. Увеличив радиус петли мы просто получим не зеркало, а бублик с дыркой, в которую улетит/обратится вся наша тяга. Что бы маштабировать вверх парус нужно ещё и увеличить ампераж и, соответственно, толщину и массу провода. Если мы так и сделаем, то ускорение останется константой.
Вроде бы Дэнфорт рассуждал также:
"Эффективность нашего паруса зависить от напряженности магнитного поля, которое он сможет сгенерировать. При радиусе R эффективная площадь захвата пропорциональна R2 в то время как напряженность магнитного поля пропорциональна R-2. Масса паруса пропорциональна R. Таким образом, давайте выберем некое среднее значение для размеров паруса"
Но тут возникает ещё и проблема с силой Ампера. Она зависит и от тока и от магнитной индукции и растёт квадратично.

Если мы возьмём парус радиусом в 100 км и током в миллион ампер, то:
Магнитная индукция в центре тонкого кольца, находящегося в вакууме:
B=(4×π×10^(–7))÷(2×R)×A
B – магнитная индукция в центре кольца.
R – радиус кольца.
A – ток.
B≈6,283185 мкТл;
Давление магнитного поля:
P=B²÷(2×u)
B – Магнитная индукция.
u – проницаемость вакуума (4×π×10^(–7)).
P≈ 15,708 мкПа
Давление магнитного поля должно быть как минимум ≥ давления плазмы:
Давление плазмы при абсолютно упругом столкновении:
P=ρ×v²×γ²×Cx×2
ρ – плотность плазмы.
v – скорость корабля.
γ – Лоренц-фактор (он здесь в квадрате, так как релятивистский импульс частиц и релятивистское сжатие времени накладывается друг на друга).
Cx – коэффициент обтекания.
Если принять плотность межзвёздного газа как 10^(–21) кг/м³ (в местном пузыре на порядок меньше, но не будем о грустном).
Долю ионов в нём как 0,1 (такие параметры используются в расчётах здесь: Universal scaling relation for magnetic sails: momentum braking in the limit of dilute interstellar media).
То давление на скорости в 150 мегаметров в секунду составит 3 мкПа. Хватает. А уравновесится на скорости примерно 205 мегаметров в секунду (10^(−22)×205 000 000^(2)
×1,37^(2)×2=0,0000157753). Для заявленных Зубриным 0.95 C маловато. Но предположим, что нам этого хватает. Тем более что Cx украдёт у нас тягу, но и снизит нагрузку.
У нас УЖЕ есть сверхпроводники на 900 миллиардов ампер на метр квадратный (согласно: Ultra-high critical current densities of superconducting YBa2Cu3O7-δ thin films in the overdoped state Также здесь (Superconducting Nanomesh Films Achieve Critical Current of 600 billion Amps per square meter, 8 to 60 times better than previous bests and will enable high performance magsails) анализ современных сверхпроводников именно по отношению к магнитному парусу (но статья морально устарела – там рассматриваются сверхпроводники с критической плотностью тока лишь в 600 гигаампер/м²). При снижение температуры сверхпроводника до температуры реликтового фона критический ток вырастет ещё сильнее, по меньшей мере до тераампера, а на самом деле скорее всего выше (там зависимость критического тока от температуры парабалическая вроде). При этом плотность YBa2Cu3O7−x 6,3 кг/литр. Advanced Magsail Зубрина это 100 гигаампер/м² при плотности в 7 кг/литр. То есть у нас сверхпроводники в десять и более раз круче!
Возмём критическую плотность тока как 10¹² ампер/м² и плотность как 6,3 г/см³. Тогда петля в 100 км радиусом при площади поперечного сечения в 1 мм² будет иметь массу 3 958,4 кг и пропускать ток в миллион ампер.
Это очень хорошо – у Зубрина звездолёт в 100 тонн.
Но в чём проблема?
Основной проблемой мощных магнитов является сила ампера. Для круглой петли нагрузка на разрыв при токе в мегаампер составит ровно 200 000 ньютонов и от радиуса петли она не зависит, т.к. увеличив диаметр петли (расстояние между противоположно направленными токами) мы увеличим и длину провода и наоборот. Даже будь у нас провод толщиной в 12 мм как у Дэнфорта нагрузка была бы впечатляющей. На уровне лучших, хитрым образом закалённых (хрупких и тяжёлых) сталей. Сверхпроводник сам по себе такого не выдержит. Его прочность вообще можно смело принять как ничтожную. Дефекты кристаллической решётки и поликристалличность ведь снижают прочность,  а наш ультражесткий сверхпроводник второго/третьего (смотря как классифицировать) рода целиком состоит из дефектов (центров закрепления). Нужно армировать (как, собственно,  и делают во всех мощных электромагнитах). А армирование будет утяжелять петлю. И армировать придётся сильно. У нас нагрузка 200 ГПа получается. Подобное может выдержать разве что идеальный монокристалл осмия, согласно некоторым расчётам, но осмий офигенно тяжёлый (самое плотное вещество при нормальном давлении) и нам не подходит. Графену обещают 120 – 130 (по теоретическоим расчётам выходило больше 160, но они не подтвердились) при плотноси  около 2,3 кг/литр (то есть ровно в десять раз легче осмия с иридием). То есть что бы сдержать нагрузку нам нужны обмотки с площадью поперечного сечения минимум 1,55 мм². Больше чем у провода. Но весит пока ещё меньше ибо плотность ниже. Вес армирования из сверхпрочного бездефектного переохлаждённого монокристала графена, порождённого нанотауматургией для такого парашюта составит 2 240 кг. Уже существенный и неприятный довесок, но пока ещё не ужас ужас ужас. Если добавить к этому противорадиационную, противопылевую и противосолнечную защиту и стропы, то суммарная масса в лучшем случае будет что-то около 10 тонн. Плюс полезная (относительно) нагрузка – 20 тонн. Пока ещё в пять раз меньше чем у Зубрина и ускорение, соответственно, будет в пять раз больше. Но не в 11,1(1).
А теперь представим, что у нас есть сверхпродник в десять раз лучше. Я уверен в том, что такие сверхпроводники появятся. Там есть несколько путей оптимизации:
Во-первых, просто уменьшить толщину провода. Ток из-за эффекта Мейснера течёт в основном на поверхности сверхпроводника, на глубине, соответствующей Лондоновской глубине проникновения (и чем круче сверхпроводник, тем меньше эта глубина). Современные сверхпродящие наноплёнки (лучшие – толщиной в 200 нм) уже по толщине довольно близки к лондонской глубине, которая исчисляется нанометрами, но можно сделать ещё тоньше, до тех пор пока мы не подойдём к такой толщине, когда куперовские пары становятся нестабильными (в двумерных кристаллах они вроде не возникают, но просто в очень тонких (двух и более слойный, хитро закрученный, графен или ультратонкие углеродный нанотрубки) вполне (Superconductivity in ultra-thin carbon nanotubes and carbyne-nanotube composites: An ab-initio approach). И критическую плотность тока соответственно можно повысить в разы, а то и на порядок (если не больше)!
Во-вторых, увеличить количество и качество центров пиннинга, оптимизировав число, тип и расположение оных. В этом нам очень помогут нормальная теория сверхпроводимости, а не то убожество, что у нас есть сейчас, квантовые компьютеры, способные построить на основе этой теории модель идеального сверхпроводника и наноассемблеры, способные вытащить эту модель в физический мир, установив каждый атом в проводе строго на нужное место и создав идеальный (в бытовом смысле, в кристаллографическом там наверно ничего кроме строго расчитанных дефектов вообщем-то и не будет) сверхпроводящий кристалл.
В-третьих, вполне вероятно, что в связи с развитием теории сверхпроводников и квантовых компьютеров мы найдём лучшие материалы, с иной кристаллической структурой и иным химическим составом, превосходящие по характеристикам оксид иттрия-бария-меди. Например, перспективными выглядят различные гидриды. А метталлическому водорода обещают запредельную критическую температуру, что вероятно, означает высокую критическую плотность тока при криогенных температурах. Правда, сгодится он только в том случае, если окажется столь же метастабильным как и, например, алмаз.
(Ещё свойства сверхпроводников можно улучшить переохладив их до долей кельвина или хорошенько сжав, но эти способы нам скорее всего не годятся)
Кроме того, на самом деле мы увеличиваем не критическую плотность тока, а УДЕЛЬНУЮ критическую плотность тока.  Что даёт нам пространство для оптимизации. В частности, изотопный эффект идёт нам навстречу. Тот же металлический водород вдобавок к высоким проходящим свойствам будет ещё и очень лёгким (0,6 кг/литр. В десять с половиной раз легче YBCO!). Гидриды тоже очень лёгкие. Да и вообще переполненные дефектами кристаллы легче нормальных. Ещё я наслышан, например, о сверхпроводящей сверхлёгкой нанопене ( Superconducting YBCO Foams as Trapped Field Magnets ) для космических кораблей, хотя и не вполне понимаю как это должно работать. Есть и другие направления прорывов (к примеру, вот статья с доказательством образования Куперовских пар при сверхкритической температуре: Direct evidence for Cooper pairing without a spectral gap in a disordered superconductor above Tc ).
На самом деле я полагаю, что возможно улучшение качеств сверхпроводника раз в сто и не исключаю возможность улучшить их в тысячу раз.
Использовав на порядок более эффективный сверхпроводник мы могли бы сохранить прежний ток в проводнике (и, соответственно, индукцию и магнитное давление), но на порядк уменьшить массу кольца. Но сила Ампера то тоже остаётся прежней. И масса обмоток. То есть увеличим ускорение мы не в 10 раз, а от силы в два. Использовав же сверхпроводник в сто или тысячу раз легче и амперажнее мы, несмотря на запредельность технологии, практически ничего не изменим. Ну а если у нас нет наноматериалов, а есть только обычные, скажет Dyneema, то всё как-то совсем печально.
Что тут можно сделать? Уменьшить размер парашюта!
Мы можем уменьшить ток в десять раз, за счёт десятикратно большей удельной критической плотности тока также в сто раз уменьшить вес метра провода, а за счёт стократно уменьшившейся силы ампера также в сто раз уменьшить массу усиления. А чтобы парус не был дырявым уменьшить в десять раз диаметр петли (скажем, с 200  до 20 км) (разумеется, уменьшив массу петли ещё в десять раз). Таким образом, масса парашюта уменьшиться в тысячу раз, а эффективная площадь захвата только в сто, за счёт чего таки ускорение вырастет в десять раз. Только это конечно не имеет смысла, если у нас десятитонная полезная нагрузка. Поэтому массу зонда желательно впихнуть в десяток килограмм. Ибо только при такой массе мы сможем раскрыть потенциал сверхпроводника. А сверхпроводники с удельным Jc ЕЩЁ в десять или сто раз выше – только на 10-20 граммовом StarWisp'e или 10 миллиграммовом Аррениусе/Starseed'e соответственно. Аналогичные результаты будут если у нас нет чудесных сверхпроводников, но нет и чудесных материалов.
И в любом случае меньший парус не может быть хуже большего.
Кроме того, у небольшого паруса меньше нагрузка на стропы и, следовательно, меньше требования к их массе и прочности
А для того, чтобы быстро и сильно затормозить мегатонный Ковчег, желательно не испытывая при этом эстетических мучений из-за неиспользованного потенциала имеющихся сверхпроводников, вам потребуется что-то вроде "Magmatter"

Мои выводы также подтверждает то, что я знаю о магнитостроении – в большом объёме создать мощное магнитное поле сложно. В магнитах с крошечным (миллиметровым кажется, если не меньше) внутренним диаметром соленоида можно создать поле более 100 тесла без разрушения установки, в дециметровом объёме мы левитируем мышей, а вот индукцию крупных магнитов уже меряют гауссами. А по настоящему мощные поля создают в крохотном объёме на микросекунды при помощи взрывного обжатия установок.
Также это соотносится с интуицией – пушинка имеет большую парусность (видимо закон квадрата-куба актуален и здесь).

[MenFrame]

В принципе есть вроде статьи по разгону маленьких магнитных парусов потоком ионов на довольно коротких дистанциях. Торможение по сути обратная задача. Тогда вы правы и проблемы вниз действительно нет.

[alex_semenov]

Ну OK. Лично мне WaferSat'ы не кажутся отдалённым будущем. Вот, например, неплохая статья на эту тему: Building the future of WaferSat spacecraft for relativistic spacecraft. Но факт в том, что сегодня у нас их нет. Правда, у нас также нет надувных атомных реакторов. Как и фотовольтаики с нужными вам характеристиками. Но неважно...

Да, я уловил вашу иронию. Согласен, мы сравниваем  "неопределённости" и тут личные предпочтения, ожидания, опасения играют роль больше чем полностью.
По сути я не жен против того чтобы развивались все направления.
Более того. Я за это. Если будет устроена гонка, для чего, кстати мир должен распасться на непримиримые цивилизации. Так примерно описано у Р. Ибатуллина в "Мир больших приливов". Абсолютно разные технологии учавствуют в гонке. При этом наноподход у Роберта побеждает.
Но жизнь не фантастика. Тут часто очень обоснованные (на первый вгляд) ожидания - не оправдываются. От слова совсем.
Просто посмотрите.
Солнечный парус. Сколько о нём говорят. Но тервые же опыты - комом. И то что сделано до сих пор (четверть XXI века уже заканчивается!) - это всё курам на смех. То есть технология, которая вроде как проста и очевидна на практике оказывается...
Другой эпик фейл - разрекламированные капельные радиаторы... И вот роскосмос уже готовится свой реактор не для невесомости а для микрогравитации луны (не уж то мой пос прочли про фонтанчиковые капельные радиаторы на небесных телах?)
И тут, тише едешь - дальше будешь.
В общем. Вы правы. Нужно смотреть ВСЕ подходы. Может быть.. Вот если мне покажут граммовый спутник на орбите Земли который хоть что-то смог показать и передать... Ну типа первых фото с фау поднятых в космос...
Но я за дубово-кондовый,накатанный подход больших многотонных машин.

На самом деле мне даже немного стыдно, что я вас отвлёк. Вы действительно интересную идею обсуждаете. Пишите продолжение.

Нет-нет! Всё отлично. Напротив. Это хорошо что вы вклинились и напомнили что есть сторонники радикально иных идей! И сам радикализм того что вы отставиваете - это ПРЕКРАСНО! Так и должно быть. И по-сути вы внесли важный реалистичный штришок в ту историю, которую я тут придумываю на ходу.
Не будет одного единого подхода. Будут разные подходы. Будут споры специалистов. Покрепче нашего.
Так что всё ок! Тем более что вы меня ткнули носом в то, что я (да, старею) в упор не заметил. Наностропы на мелких масштабах таки могут держать 30 000g, но наногондолу (я не понимаю зачем такая гондола? Хотя может быть смысл и есть).

* * *

Я тут отвлёкся "по жизни" чуть-чуть. А еще я чуть-чуть погрузился в мир спутниковых снимков. Самую малость прикоснулся. Я попытался найти на гугл маме в Африке хоть одно животное сам, глазами, ткнув куда-нибудь. Мне ничего не удалось. Интересно, вам удастся быстро что-то найти? Там за пол часа втыкания на гуглмапе (на большее терпения не хватило)? Потом я заинтересовлся в сети фото животных со спутников. Тех у кого терперия больше. То есть я начал (еще с утра) с шпионских спутников. 50, 25 10 см разрешения. Машины, танки, строения, ракеты... Для этого действительно достаточно 10 см разрешения.  Ну и теперь пытаюсь понять, что можно рассмотреть с разрешением 3 см в дикой природе другой планеты? Тема, по-моему никем еще не поднятая.
Почему 3 см?
Потому что знаменитая "замочная скважина" (брат-близнец Хаббла но направленный на Землю) с зеркалом 2.4 м способен с низкой орбиты (250 км) видеть с разрешением 6 см (как утверждают) при хорошем освещении и прозрачности атмосферы. А если у меня получается зеркало 5 метров, то это в два раза большее разрешение. Это значит или разрешение 6 см с 500 км орбиты или 3 см с 250 км. Там все зависимости линейны.
Тема, кстати, самая что ни наесть астрономически-любительская и многие могут к ней присоединиться со своим опытом (коего нет у меня).
Для примера. Слоны. Это не спутник. Наверняка самолёт. Но не суть.



Какое разрешение у этого цифрового фото? Как узнать точно? Задачка. Судя по всему, тут как раз разрешение порядка 3-10 см. Хобот и бивни размыты (можно тупо посчитать пикселы и надёжно определить зная-оценивая реальный размер). Если это ближе к 10 см, то 3 см мы получим вообще "шикарные" виды животных на планете с орбиты в 5-и метровый телескоп.
А вот слоны (тоже видимо с воздуха) в разрешении порядка 1 см или даже меньше (я просто прикинул ширину травинки в 5 см в тени слона и она 5 пикселов, но настоящие фотографы могут не соглашаться). Кликните что бы увеличить в полный размер это фото.



А вот настоящий спутниковый снимок (это наверняка не "Замочнная скважина")



Это разрешение ... 31 см (так указано в первоисточнике)!!! Треть метра - пиксел!
Вот наши образцово-эталонные слоны на водопое примерно с таким же (думаю) разрешением в треть метра и это точно настоящий спутник:



Надо уточнять.
Почему я выбрал слонов? Потому что более мелкие животные тупо прячутся. Да, можно еще увидеть стада антилоп. Но даже крупную кошку, тигра, увидеть, поймать на пролёте с орбиты почти нереально. Зато можно например увидеть гнездовья птиц или стаи в полёте как множество точек, клинья... Но тут еще много может дать движение. Движение добавляет в три раза больше информации. "Чёткости". 
В общем. Моя задача сейчас понять, достаточно ли телескопа в 5 м в диаметре, чтобы рассмотреть в общих чертах чужую развитую форму жизни с орбиты?

[alex_semenov]

У маленького паруса меньше эффективная площадь сечения, но он легче, поэтому ему нужно меньше межзвёздного вещества, чтобы погасить скорость. Индукция магнитного поля в центре паруса должна оставаться постоянной, чтобы магнитное давление уравновешивало давление межзвёздной среды. А ампераж провода (и сила ампера, рвущая провод) у маленького паруса наоборот меньше, так как радиус петли меньше, а электромагнитизм подчиняется закону обратных квадратов.

Да, вы это мне втемяшили.
Но я вообще не понимаю полезную нагрузку в граммы и даже в килограммы. Тонна -две - это для меня (простите сатрого пердуна) своего рода нижний предел сколько-нибудь полезной нагрузки при выходе на орбиту чужой звездной системы.
Кстати, чем больше смотрю на то что я нарисовал (почти случайно)...



тем больше мне нравится эта концепция. Именно как исследовательский зодн, который влетает в чужую звездную систему с целью долго в ней находится в активном режиме (25-50 лет, может даже 100), наблюдать и передавать по широкому лазерному каналу связи на Землю собранную информацию. Мощный реактор, ионные двигатели тут как нельзя кстати! Мы имеем законченную концепцию функционально полного-замкнутого аппарата!  По-сути для меня это внезапно, вдруг стало "стандартом" минимального межзвездного зонда-разведчика (я както-не очень задумывался как такой должен выглядеть и наткнулся по-сути случайно). Не важно как он доставлен к звезде-цели. Надо только уточнить его способности видеть необходимые детали из космоса на поверхности планет.
5-и метрового телескопа ему хватит для разрешения? Военным вон хватает и 2.4 метра... Но у нас другая чуть-чуть задача.


Вот картинка (кликните что бы увеличить) стадо на дороге разрешение 0.5 метров.

Еще раз вот эта картинка как парадигма (яркий пример объясняющий общее правило) :



Мы видим, что с ростом разрешения информации всё больше и больше. Так скачок в разрешении между  10 пикселей и 30 пикселей - разительный (на самом деле тут можно очень много что нового увидеть и узнать если долго за "мельтишением этих точек" наблюдать). Переход от 30 пикселов к 100 пикселам  - почти предел желаний! Верно? А вот уже переход от 100 пикселов к 300 пикселам, да картинка чётче. Но по-сути что мы увидели нового?
То есть, конечно можно замахнуться на  телескоп с апертурой 25 метров или 50 метров. Тогда мы получим с высоты 250 км (кстати если это грамовая паутинка она не сотрётся об атмосферу там уже?) разрешение не в 3 см а в 3 мм. "Найдём мы даже прыщик на теле у слона!"  (с). Но нам во-первых так уж и нужен прыщик? Ну и главное. Нам этот глаз вертеть и перенаправлять по много раз на разные места. Постоянно. По-сути нам нужна система телескопов (и я уже думаю о ней)-матрёшек, где широкоугольная  камера-Око Клесфиры будут давать информацию малому телескопу, а тот, если надо, не хватает разрешения, направлять уже главный телескоп рассмотреть детали. Он же, главный в 5 метров, узконаправленный и несётся с огромной скоростью над поверхностью. Остановить и схватить мгновение - не так то и просто!

Конечно. Альтернативщики, сторонники "умной паутинки" и "синтезированного изображения" (как у мухи) сейчас мне предложат ход конём (разметав всю мою логику в пух и прах).... Я сам могу уже (зачем и нужны такие бдения-общения-споры тут). Но подождём их ответ для спортивного интереса!
 

Ps
Вот еще картинка с 30 см разрешением...



Как видим, разглядеть что за животные - невозможно. Но по движению точно можно понять. Если 10 см это 2.4 метра апертура оптики, то 30 см разрешение - апертура 0.8 м. Гм...

[Baby[lone]]

Идея!
Сначала разогнать буксиром до максимально возможной скорости зонды, они пролетят мимо изучаемой планеты и поверхностно сфоткают и передадут информацию в центр.
А вслед за ними полетит огромная "хрущевка" с посадочными аппаратами.

[Baby[lone]]

Я (кстати впервые для себя) кажется могу сложить вменяемое ПОЛЁТНОЕ ЗАДАНИЕ для минимального разведывательного зонда в этом случае.

И какое задание? Напишите!

[petrovich1964]

Но двигатель у нас где находится? Если на самом транспортном средстве, то нам пофиг на то, что там вычисляется в точке старта. Постоянная мощность обеспечит нам постоянное ускорение.

Скорость и энергию же мы определяем относительно точки старта.

Да без разницы относительно чего, потому что

Вы должны сохранить И энергию И импульс при взаимодействии, как говорят "консервативных сил" в системе.
Во всех примерах выше, когда мы рассматриваем ПЕРЕТЕКАНИЕ энергии из потенциальной в кинетическую

Как мне показалось никто не разъяснил Ваши слова.

В собственной системе отсчёта, в той в которой зонд неподвижен в данный момент, зонд массой 1 выбрасывает рабочее тело массой 1. В результате зонд получил скорость в 1ед. в одну сторону, а рабочее тело получило скорость 1 в другую сторону. m1V1=m2V2. Зонд в собственной системе отсчёта получил кинетическую энергию 1/2. Общая кинетическая энергия зонда и рабочего тела стала \( E=mV^2/2  \) равной 2/2.
В системе наблюдателя (или система старта) скорость зонда(с рабочим телом) в рассматриваемом случае была 10ед. После ускорения скорость зонда стала 11 ед. Кинетическая энергия зонда в системе старта была 100/2, а стала 121/2.
Но кинетическая энергия рабочего тела была 100/2, а стала 81/2. Итого общая кинетическая энергия зонда и рабочего тела была 200/2, а теперь стала 202/2 - потенциалная энергия в обеих системах отсчёта была 2/2 и она в обеих системах перешла в добавку кинетической энергии в 2/2.