Двигатель для межзвёздных перелётов

[Vavanzer]

Сделали термофотоэлектрические элементы (ТФЭ) с 40% КПД
при температуре излучателя при 1900-2400С.
Температура плавления диоксида урана 2 865°C, то есть активная зона даже не расплавится.

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04473-y.pdf

40% преобразования - это сравнимо с большинством реальных реакторов с паровыми турбинами.

Считаю, отличная новость для концепции звездолета с фотореактором.

Для планетолета норм. Для щвездолета маловато КПД. Так, чисто для долгосрочной эксперементальной миссии может и прокатит. Но все равно не то!
 Надо 80-90% хотябы!

[Foma]

Сделали термофотоэлектрические элементы (ТФЭ) с 40% КПД
при температуре излучателя при 1900-2400С.
Температура плавления диоксида урана 2 865°C, то есть активная зона даже не расплавится.
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04473-y.pdf
40% преобразования - это сравнимо с большинством реальных реакторов с паровыми турбинами.
Считаю, отличная новость для концепции звездолета с фотореактором.

Статья 2022 года, этот рекорд уже побит. Вот недавно было получено 44% при температуре излучателя менее 1500  С, по той же схеме с рекуперацией (отражением) несконвертированных фотонов обратно на излучатель. Теоретически таким способом можно догнать кпд до 50-60%, что наверное и сделают в ближайшем будущем, но кпд это лишь один из вопросов. Есть проблемы с ресурсом излучателя - при T>1500 K все применяемые материалы испаряются со скоростями 0,1-1 мм/год, есть проблемы с охлаждением фотопреобразователей - они не любят рабочие температуры выше 100 С и тд и тп.
Пока все рекорды, что продемонстрированы в статьях, это небольшие лабораторные образцы с плотностью мощности менее ~10-20 кВт/м² и наработкой хорошо если сотни часов. Сможет ли эта технология развиться до уровня, позволяющего создать конкурентоспособные ЯЭДУ? Теоретически возможно многое. Я даже уверен, что следующие поколения РИТЭГов для дальних АМС будут именно на термофотовольтаике. Но для более тяжелых межпланетных кораблей, а тем более звездолетов, технология не кажется выигрышнее прочих.

[Иван Моисеев]

«Объект Оумуамуа — это кусок инопланетного космического мусора, и мы еще можем его догнать»

https://prokosmos.ru/2025/03/19/oumuamua--eto-telo-s-ochen-tonkoi-obolochkoi-napominayushchei-alyuminievuyu-folgu

[EmperioAf]

«Объект Оумуамуа — это кусок инопланетного космического мусора, и мы еще можем его догнать»

https://prokosmos.ru/2025/03/19/oumuamua--eto-telo-s-ochen-tonkoi-obolochkoi-napominayushchei-alyuminievuyu-folgu

Да Панов с Сурдиным уже даже публично обратились к Илону Маску с просьбой помочь догнать этот Оумуамуа


Но этот вопрос надо было решать в начале 2018-го года. Теперь уже поздно.

[cryon]

Сделали термофотоэлектрические элементы (ТФЭ) с 40% КПД
при температуре излучателя при 1900-2400С.
Температура плавления диоксида урана 2 865°C, то есть активная зона даже не расплавится.

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04473-y.pdf

40% преобразования - это сравнимо с большинством реальных реакторов с паровыми турбинами.

Считаю, отличная новость для концепции звездолета с фотореактором.

В течении нашего века фотореактор годится для полета в грав фокус для фоток планеты. То что мы вне рукова галактики решает полётом звездолёта на целых 12 световых лет вместо 1 светового года для наших соседей в руклве. Фотореактор самый простой двигатель но для первого межзвёздного слишком медленный- 12 световых лет. За 1000 лет полета это медленно. Может помочь изобретение фотовыпрямителей для антенны светового диапозона с кпд в 85 % но  даже с ними полет займет 380 лет(

[Александр Овчар]

20% скорости света уже прямо сейчас
https://www.securitylab.ru/news/557697.php

Учёные из Технологического университета Делфта (Нидерланды) и Университета Брауна (США) разработали революционный метод создания лазерных световых парусов, способных достигать скорости до 20% от скорости света. Эта технология может сократить сроки производства с нескольких лет до нескольких часов и стать основой для создания парусов, необходимых для межзвёздных миссий

..
Разработка напрямую связана с инициативой Breakthrough Starshot, стартовавшей в 2016 году. Тогда учёные оценивали, что создание светового паруса с миллиардами нанодырок займёт до 15 лет. Теперь новый метод позволяет напечатать такие структуры буквально за день.

..



Norder, L., Yin, S., de Jong, M.H.J. et al. Pentagonal photonic crystal mirrors: scalable lightsails with enhanced acceleration via neural topology optimization. Nat Commun 16, 2753 (2025). [url=https://doi.org/10.1038/s41467-025-57749-y]https://doi.org/10.1038/s41467-025-57749-y[/url]

Учитывая, что фотонные кристаллические отражатели полагаются на двумерный массив субволновых отверстий в однослойной мембране SiN, важно отметить, что существует прямая связь между минимальным размером элемента (MFS) шаблонов (например, минимальным расстоянием между отверстиями) и затратами на производство светового паруса; более низкий MFS означает более высокие затраты (более сложные геометрические детали), но потенциально меньшую массу и лучшее ускорение. Это устанавливает сложный компромисс между стоимостью 19 , производством и характеристиками ускорения, который ранее не рассматривался. Кроме того, больший MFS и большая площадь поверхности паруса могут быть благоприятными для таких важных свойств, как снижение напряжения и повышенное радиационное охлаждение.

Что лучше понять сабж сохранил  фрагменты статьи

(кликните для показа/скрытия)

методы обратного проектирования привели к многообещающим, нетривиальным и высокопроизводительным конструкциям ФС 21 , 22 , 23 , 24 даже для конструкции светового паруса 6 .

Недавно был предложен новый метод обратного проектирования, называемый оптимизацией нейронной топологии (нейронный ТО), в котором обычный ТО улучшается машинным обучением с помощью подхода репараметризации, предложенного Хойером и др. 25 . Э


В этой работе мы проектируем фотонный кристаллический световой парус, который максимизирует возможности ускорения, одновременно минимизируя затраты на миссию, обращаясь как к ограничениям MFS, налагаемым литографической обработкой, так и к затратам, связанным с лазерным временем, необходимым для ускорения светового паруса. Мы обнаружили, что оптимизация исключительно для возможностей ускорения может привести к конструкциям с меньшей массой 6 , которые более деликатны и сложны в изготовлении и запуске.

Строгие требования миссии Starshot стимулировали исследования по использованию отдельно стоящих фотонных кристаллов (ФК) в качестве широкополосных отражателей. ФК контролируют распространение света путем настройки субволновых изменений в материалах с показателем преломления 29 .



Напротив, однослойные фотонные кристаллы достигают изменений показателя преломления через периодические отверстия в мембране, обеспечивая чередующиеся показатели преломления в направлениях x и y. Входящий свет создает оптическую моду в мембране, которая конструктивно интерферирует с входящим светом и деструктивно интерферирует с проходящим светом, что приводит к высокой отражательной способности (≈98,9%) в более узком диапазоне (20 нм).

Этот тип фотонных кристаллов предлагает сверхтонкую геометрию. Благодаря гибкости конструкции и однослойной природе, двумерные ФК, как ожидается, будут обеспечивать более высокую отражательную способность при меньшей массе 9 , поскольку малая толщина пленки и отверстия могут уменьшить почти половину массы. Однослойные ФК в настоящее время являются единственной архитектурой, достаточно тонкой для достижения светового паруса массой 1 г.

Доля площади ( A f ) представляет собой долю площади, занимаемой материалом, и однослойные фотонные ФК обычно имеют A f  = 40–70%. Таким образом, однослойные фотонные кристаллы имеют сверхмалую массу, но страдают от узкополосного отражения, что ограничивает их отражательную способность при большом доплеровском смещении светового паруса.

Двухслойные фотонные кристаллы предлагают гибридный подход за счет увеличения толщины (до микрона) 8 , 10 , 30 , 31 , 32 для улучшения полосы пропускания отражения (рис.  2 а), но этот компромисс добавляет массу, значительно влияя на ускорение паруса. Недавние усилия исследовали двухслойные фотонные кристаллы 30 , которые состоят из одного однородного слоя и дополнительного слоя однослойного фотонного кристалла сверху для увеличения полосы пропускания и упрощения изготовления. Однако эти типы отражателей могут быстро работать хуже с точки зрения ускорения, чем однослойная, неструктурированная (с низкой отражательной способностью) мембрана SiN, которая служит нашим стандартным наихудшим сценарием


Эффективность ускорения по сравнению с затратами
При проектировании светового паруса мы должны учитывать не только его характеристики ускорения, но и сопутствующие затраты, включая затраты на литографию, технологичность и выход, которые в конечном итоге влияют на конечные затраты. Эта сложность возникает из-за того, что оптимизация для ускорения часто приводит к конструкциям с низкой долей площади и толщиной, в то время как производственные затраты и выход значительно снижаются при высокой доле площади. Это создает сложный набор компромиссов при проектировании и оптимизации фотонного кристалла, который уравновешивает как характеристики ускорения, так и затраты.

С точки зрения стоимости мы фокусируемся на процессе литографии, чтобы снизить стоимость изготовления, поскольку он занимает больше всего времени и денег по сравнению с другими этапами изготовления, особенно при масштабировании до размеров квадратных метров PhC. Выбор подходящего метода литографии для создания шаблона светового паруса на основе PhC является неотъемлемой частью изготовления нанофотоники из-за его прямого влияния на достижимое разрешение и скорость записи. Электронно-лучевая литография обычно используется для структур размером нм, однако она медленная и дорогая для более обширных областей 33 . Время записи электронным лучом на 1 см 2 может варьироваться от нескольких дней для традиционных методов 9 до нескольких часов для самых передовых методов 30 , 34 .

Однако более быстрым и доступным методом нанопроизводства является оптическая литография 35 , 36 . Поэтому для этого исследования была выбрана i-линейная фотолитография (т. е. источник света с длиной волны 365 нм), которая имеет типичную MFS ~500 нм, на основе ее экономической эффективности, доступности и установленных протоколов обработки. Кроме того, время записи не зависит от дизайна из-за использования маски, что делает ее хорошим соответствием для возможного нерегулярного и нетривиального дизайна, созданного нейронным TO. В  дополнительной информации проводится более подробное сравнение между различными методами фотолитографии.

Расходы на запись связаны с эксплуатационными расходами на чистую комнату, которые, как ожидается, в настоящее время составят около 200 евро/час. При выборе оптической, а не электронно-лучевой литографии время записи паруса площадью 10 м 2 может быть значительно сокращено с 15 лет до одного дня, рассчитанного с 7,5 × 10−5 м  2 / ч и 0,43 м 2 /ч соответственно. Таким образом, стоимость может быть снижена почти в 9000 раз, с 26 миллионов евро до 3000 евро за парус.

В рамках инициативы Starshot пока нет соглашения о том, какую длину волны будет использовать лазер. В частности, для разработки светового паруса предпочтительна длина волны 1550 нм, поскольку размер элемента PhC пропорционален длине волны. Таким образом, стоимость изготовления и сложность снижаются за счет более крупных элементов. Кроме того, оптическое поглощение SiN ниже для света 1550 нм 16 , 37 , что позволяет использовать мощные лазеры. В качестве дополнительного преимущества, атмосферное поглощение света 1550 нм меньше, чем для других длин волн в ближнем ИК 4 .


 Ожидается, что мощные лазеры для движения космического корабля будут работать на одной длине волны. По мере того, как парус разгоняется до высоких скоростей, доплеровское красное смещение изменит длину волны света относительно паруса. Это требует, чтобы эти сверхтонкие отражатели оставались высокоотражающими в пределах доплеровского сдвига полосы.

ТРИЗ!!!!!!!!!!!!!!!
Пусть парус нагревается и горячий парус будет лучше отражать красные фотоны. Нагрев паруса может вызвать, например, линейные расширения и это как то волшебно (уточнить) улучшит отражение красных фотонов. Температуру паруса можно контролировать в автоматическом режиме если добавить специальные пикселы. Задача сведется к подбору материала с коэф теплового  расширения/(что то еще), оптимизированного для учета доплеровского сдвига полосы.

(кликните для показа/скрытия)

Уравнение движения светового паруса (39) решается непосредственно из спектра отражения, представленного на рис.  3 б, для получения скорости паруса за время его ускорения (рис.  3 б), поэтому можно изучить связь между спектром отражения и производительностью. Интуитивно можно подумать, что конструкция с большим расстоянием ускорения также потребует больше времени для ускорения. Однако ключевое понимание, полученное из рис.  3 в, заключается в том, что это не так. Пятиугольная конструкция с более высоким D, чем шестиугольная конструкция, имеет значительно меньшее время ускорения.

Ха ниже они нашли  дизайн с множеством резонансных пиков (для отражения)

Кроме того, пятиугольная конструкция, полученная с помощью нейронного метода TO, дает нетривиальное понимание того, что широкополосный отражатель можно сделать с помощью двумерного PhC, спроектировав его с отверстиями нескольких размеров и форм, что приведет к появлению нескольких резонансных пиков. Однако общая отражательная способность этих пиков ниже, чем у PhC, разработанного с одной фиксированной формой, что делает отражатель более широкополосным, а не отражающим. Это позволяет настроить парус на большее количество длин волн в пределах доплеровского диапазона, качество, которое обычно не требуется для обычных зеркал, но критически важно для световых парусов.  Дополнительная информация
(https://www.nature.com/articles/s41467-025-57749-y#MOESM1) обеспечивает более полный анализ полученных конструкций, включая поляризационную зависимость, расстояние ускорения и время.

Переходя к более широкому контексту существующей литературы, ранее предлагались различные двумерные конструкции PhC с MFS от 125 до 260 нм и D от 1,9 до 13 Гм 5 , 31 , 44 , 45 , 46 . Однако содержательные сравнения с нашими результатами представляют собой проблему из-за различных параметров миссии, используемых в предыдущих исследованиях.


Экспериментальные результаты
По причинам, указанным ранее, пятиугольная конструкция, представленная на рис.  3 , была выбрана для изготовления в этой работе в качестве доказательства концепции. Изготовление пятиугольной решетчатой ​​мембраны PhC также иллюстрирует надежность метода изготовления (подробно описанного в разделе «Методы»). На рис.  5 показаны 60 × 60 мм 2 и 350 × 350 мкм 2 подвешенная однослойная мембрана PhC. Чтобы проиллюстрировать большие масштабы этих подвешенных устройств, мы протравили стрелки миллиметрового масштаба, указывающие на меньшую мембрану. Меньшая мембрана представляет собой самые большие фотонные кристаллы, сделанные на анонсе Starshot в 2016 году 16 , подчеркивая почти 30 000-кратное увеличение площади поверхности фотонных кристаллических материалов SiN. Здесь мы можем производить этот отражающий материал с почти в 9000 раз меньшими затратами за квадратный метр. Это демонстрирует прогресс в масштабируемости и
соотношении сторон, достижимых с нашим методом изготовления и методологиями проектирования, которые учитывают производственный выход. Примечательно, что устройство, показанное на рис.  5 , является одним из крупнейших однослойных подвешенных PhC на сегодняшний день, имеющим самое высокое соотношение сторон (длина/толщина ~3 × 10 5 ) любого нанофотонного элемента и покрытым примерно 1,5 миллиардами наномасштабных отверстий.

Чтобы дать интуитивное представление об этом соотношении сторон, наш фотонный кристалл толщиной 200 нм, увеличенный до стеклянного листа толщиной 1 мм, будет простираться почти на км в поперечном направлении, покрытым отверстиями диаметром ≈2,5 мм со стеклом между отверстиями толщиной ≈2,5 мм — соотношение сторон, которое намного превосходит все, что производится в макроскопических масштабах. В наномасштабах, где вес и силы масштабируются по-разному из-за малых масс и малых площадей поверхности, становится возможным создание уникальных геометрий с высоким соотношением сторон.




После подвешивания мембрана становится особенно прочной. Высокое растягивающее напряжение внутри мембраны SiN добавляет стабильности, сохраняя ее натянутой, что предотвращает хлопанье или изгибание, которые в противном случае могли бы привести к появлению дополнительных точек напряжения. Это натяжение позволяет мембране выдерживать даже давление воздуха во время транспортировки и обработки, если избегать прямого контакта с острыми или колющими предметами.

Настраиваемый лазер (диапазон: 1530–1620 нм) используется в измерительной установке (рис.  6 а и Методы) для получения части спектра отражения для проверки моделирования.


Высокоаспектные отражатели PhC с субволновой толщиной и размерами в сантиметровом масштабе предлагают уникальные возможности, недостижимые в меньших микронных масштабах, как показано на рис.  5 б. Фотонные кристаллы сантиметрового масштаба могут достигать более высокой отражательной способности с более тонкой геометрией, поскольку им не требуется фокусировка света, что может значительно снизить отражательную способность по сравнению с идеальным случаем плоской волны, падающей на PhC. В этих более крупномасштабных PhC падающий луч может взаимодействовать с миллиардами наноотверстий, подобно плоской волне на бесконечном PhC 9 . Их новые геометрии открывают новые возможности для легких, податливых отражателей в динамических приложениях, таких как подвижные зеркала 47 , оптика визуализации 48 , а также для ускорения до высоких скоростей в исследовании космоса

В этом исследовании представлено изготовление самого большого однослойного подвешенного фотонного кристалла (PhC) с самым высоким соотношением сторон, достигнутым для нанофотонного элемента, что является достижением для крупномасштабных световых парусов PhC. В частности, мы достигли снижения производственных затрат в 9000 раз, что является критическим прорывом для жизнеспособности проекта. Это снижение затрат обусловлено превышением порога MFS, установленного дифракцией, что позволяет использовать высокопроизводительную фотолитографию для производства больших пластин при значительно меньших затратах. Мы используем долю площади фотонного кристалла как способ оптимизации для MFS, что традиционно сложно при оптимизации топологии.

Процесс проектирования проводился с помощью нейронной топологической оптимизации (нейронный ТО). Этот метод оказался более надежным, чем выполнение топологической оптимизации без трюка с репараметризацией нейронной сети, поскольку он не требует искусственной релаксации в моделировании для сходимости к оптимальным решениям.

Ограниченный одним слоем SiN, нейронный ТО обнаружил бассейн возможных конструкций с аналогичной производительностью и новым периодическим размещением отверстий: пятиугольную решетку. Эта решетка имеет несколько пиков относительно более низкой отражательной способности, стратегически распределенных по широкому диапазону длин волн, оптимизируя для сокращения времени ускорения.

Этот инновационный подход демонстрирует, что пятиугольная решетка с многоформными периодическими структурами предлагает дополнительные степени свободы, позволяя настраивать выгодные компромиссы между отражательной способностью, широкополосной работой и долей площади.

Будущие исследования должны изучить многоцелевую оптимизацию топологии, включающую структурные 49 , термические 10 , 31 и фотонную стабильность 8 , 32 , 50 , 51 параметры для разработки жизнеспособных световых парусов, производимых экономически эффективными методами.

В принципе, наши методы позволяют производить эти маломассивные широкополосные отражатели на пластинах любого размера, доступного в настоящее время в полупроводниковой промышленности (в настоящее время диаметр 400 мм).

(кликните для показа/скрытия)

Чтобы приблизиться к целевой массе 1 г, мы должны использовать однослойные PhC с отверстиями, достигая коэффициента заполнения 40–70%.

Такой выбор конструкции, хотя и необходим для снижения веса, вносит хрупкость, поскольку в материале между отверстиями возникают концентрации напряжений. Следовательно, изготовление нанофотонных отражателей сантиметрового масштаба, которые одновременно легкие и прочные, представляет собой значительные проблемы. Эффективная литография миллиардов отверстий должна быть достигнута быстро, а однослойные PhC с высоким соотношением сторон должны быть подвешены с помощью единственной подрезки без прилипания с использованием сухого химического травления.

ТЕХНОЛОГИЯ

На рисунке  8 показан процесс изготовления подвешенного светового паруса PhC, аналогичный процесс которого описан в работе Shin et al. 54 .

(кликните для показа/скрытия)

Первоначально 100-миллиметровая кремниевая пластина покрывается 200 нм нитрида кремния с использованием химического осаждения из паровой фазы низкого давления (LPCVD) для достижения предварительного напряжения 270 МПа. Затем наносится центрифугированием резист позитивного тона AZ ECI 3012. Перед нанесением покрытия выполняется этап HMDS и запекания при 130  ∘ C в течение 30 с и 60 с соответственно. Затем резист наносится центрифугированием при 6850 об/мин для достижения толщины 1 мкм и подвергается мягкому запеканию при 95  ∘ C в течение 150 с. Автоматический степпер для пластин ASML PAS 5500/80 используется для экспонирования резиста дозой 110 мДж/см2 , работая с хромом на кварцевой маске для сшивания рисунков 5 × 5 мм2 вместе в PhC 60 × 60 мм2 . Проявление состоит из шага PEB при 115  ∘ C в течение 150 с, за которым следует проявление в одиночной луже с MF322 в течение 60 с при 3000 об / мин. Наконец, пластина запекается при 100  ∘ C в течение 150 с. Маска резиста позволяет переносить рисунок PhC с помощью направленной индуктивно связанной плазмы (ICP) в течение 60 с для травления слоя SiN с помощью C2F6 . Наконец, для суспендирования мембраны PhC используется травление ИСП  на основе фтора SF6 в течение 45 с при температуре -120 ∘ C.

КОНТРОЛЬ

Установка для измерения отражательной способности ФХ
Крупномасштабная подвешенная мембрана PhC измеряется в установке, показанной на рис.  6 а, для получения фактического спектра отражения и проверки моделирования.

(кликните для показа/скрытия)

Установка состоит из настраиваемого лазера, который испускает лазерный луч от 1530 до 1620 нм. Этот лазерный луч проходит через оптоволокно в циркулятор, а затем через контроллер поляризации (ПК). Затем свет выходит в свободное пространство через коллиматор. Свет проходит через линейный поляризационный фильтр, чтобы обеспечить его линейную поляризацию. Затем размер луча уменьшается и фокусируется с помощью набора линз и объектива. Отраженный свет следует по тому же пути обратно и отклоняется в циркуляторе на аттенюатор и, наконец, на фотодиод. Измерения выполняются путем первого максимизирования сигнала, полученного от серебряного зеркала на 1580 нм, после чего измеряется его спектр отражения, и это повторяется для мембран PhC. Фактическую отражательную способность можно получить путем нормализации измерения мембраны PhC с известной отражательной способностью серебряного зеркала. На рисунке  6 б показана пластина диаметром 100 мм в измерительной установке.

[Александр Овчар]

интересное замечание. https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/aaafd2

За последние полвека мы стали свидетелями невероятных успехов в исследовании космоса с помощью ракет на химическом топливе. Однако ракеты, работающие на сгорании, крайне неэффективны и требуют огромных объемов топлива. Например, предположим, что мы хотим запустить один протон, превратив всю массу Вселенной (∼10 56 г) в химическое топливо. Эту систему можно рассматривать как бесконечно ступенчатую ракету с типичной скоростью выброса ∼4 км с −1 . Уравнение ракеты (Циолковский 1903 ) дает конечную скорость протона:

 
\[  \begin{eqnarray}&&{v}_{f}\sim 4\ \mathrm{km}\,{{\rm{s}}}^{-1}\mathrm{ln}\left(\displaystyle \frac{{m}_{\mathrm{universe}}}{{m}_{\mathrm{proton}}}\right)\sim 0.002{\text{}}c.\end{eqnarray}
            \tag{            1            }
 
 \]
Химическое топливо не может разогнать даже один протон до релятивистских скоростей и, таким образом, безнадежно для межзвездного полета за разумное время полета. Если мы хотим исследовать расстояния далеко за пределами нашей солнечной системы, нам нужно принять радикально иную форму движения. Все другие известные методы движения, включая ионные двигатели, ядерные тепловые, осколочные и термоядерные, терпят неудачу из-за их низкой внутренней энергетической эффективности ( ε  = энергия, выделяемая на энергию массы покоя), причем даже термоядерный синтез имеет ε  ∼ 0,01 (Azevedo 2011 ). Для справки, химические ракеты имеют ε ≲ 10⁻¹⁰(Sutton & Biblarz 2017 ). Даже двигатели на аннигиляции антиматерии столкнулись бы со значительными трудностями из-за больших вторичных масс, необходимых для удержания и реакции (Lubin 2016  ссылка - https://arxiv.org/abs/1604.01356 - Дорожная карта к межзвездным полетам).

кажется этот файл на 60 страниц заменяет 1000 страниц:)

Содержание
1 Введение 5
1.1 Электромагнитное ускорение против химического ускорения.................. 5
1.2 Фотонный драйвер — лазерная фазированная решетка......................... 7
1.3 Исследование межзвездной среды (МЗС)................................... 8
1.4 Уровни мощности и эффективность........................... 9
2 Физика направленного энергетического движения 9

(кликните для показа/скрытия)

2.1 Эффективность пучка........................................... 11
2.2 Энергия, необходимая для запуска .............................. 11
2.3 Эффективность.................................... ....... 12
2.4 Переработка фотонов для большей тяги и эффективности.................... 13
2.5 Запуск с помощью фотонов.................................. 13
2.6 Релятивистское решение........................... 15
2.7 Релятивистские эффекты..................................... 16
2.8 Кинетическая энергия космического корабля .............................. 17
2.9 Масштабирование ............................................ 17
2.10 Предварительное проектирование системы.................... 18
2.11 Фазовая синхронизация лазеров и текущие характеристики фотоэлектрических систем................ ...
3 Космический аппарат в масштабе пластины 20
3.1 Лазерный парус .............................................. 20
3.2 Поток на парусе ......................................... 22
3.3 Температура паруса........................................... 22
3.4 Масса отражателя .............................................. 23
3.5 Многослойный диэлектрик на металлизированной пластиковой пленке .................. 23
3.6 Многослойный диэлектрик на металлизированном стекле .................. 23
3.7 Многослойный диэлектрик на стекле без металла .............................. 23
3.8 Стабильность и форма отражателя .............................. 25
3.9 Формирование луча и устойчивость паруса .............................. 25
3.10 Влияние толщины отражателя .............................. 25
3.11 Эффект изменения длины волны решетки ............................. 26
3.12 Влияние изменения плотности парусности .............................. 26
3.13 Решение для размера массива.................................. 27
3.14 Размер и мощность торгового массива .............................. 28
4 Моделирование орбитальной траектории 28
4.1 Вариант с несколькими независимыми возвращаемыми аппаратами ................ ...
4.2 Торможение для выхода на орбиту по прибытии ............................ 29
5 Коммуникации 30
5.1 Скорость передачи данных от DE-STAR к космическому аппарату................ ...
5.2 Скорость передачи данных космического корабля DE-STAR............. 30
5.3 Фоны ................................................. . 30
5.4 Фазированный телескоп — использование решетки драйверов DE в качестве приемника связи 32
5.5 Фон для полной фазированной решетки против нефазированной решетки или решетки Light Bucket . 34
5.6 Пропускная способность лазерной связи........................... 35
5.7 Доплеровские сдвиги........................................... 35
5.8 Оптимизированная фильтрация приемника .............................. 35
5.9 Поток лазерной связи.................................... 36
5.10 Фон оптики........................................... 37
5.11 Зодиакальный световой фон .................................. 37
5.12 История CIB........................................... 37
5.13 Фон звездной цели .................................. 37
6. Значение технологии для SETI 38
7 Межзвездные и межпланетные пылевые столкновения 38
7.1 Межзвездный газ и пыль .................................. 39
7.2 Межзвездные газовые удары .............................. 39
7.3 Межзвездная пыль ............................................ 39
7.4 Энергия удара........................................... 40
7.5 Передача импульса......................................... .. 40
7.6 Межпланетная пыль ............................................ 41
7.7 Скорость воздействия пыли .............................. 41
7.8 Общее воздействие пыли в Солнечной системе .............................. 41
7.9 Снижение воздействия пыли .............................. 41
7.10 Конструкция с экранированным краем .............................. 42
7.11 Возмущение космического корабля от ударов пыли .................. 42
8 Варианты бортового и направленного питания 43
8.1 PV при достижении целевой звезды........................... 43
9 Тепловые проблемы космических аппаратов 44
10 Фотонных двигателей 45
10.1 Наведение с помощью фотонных двигателей .............................. 45
10.2 Пролетная визуализация .............................................. 46
10.3 Магнитный крутящий момент .............................. 46
10.4 Изменение траектории.................................. 47
11 Наземное и космическое развертывание 47
12 Микроволны и миллиметр против лазера 48
13 Сравнение с Аннигиляцией Материи-Антиматерии Движение 49
14 Размеры полезной нагрузки 49

15 Дорожная карта 51
15.1 Развитие технологий .................................. 52
15.2 Оперативное созревание и этапы............................. 53
16 Другие преимущества 54
17 Выводы 54
18 Благодарности 54
Лазерный парус — нерелятивистское решение 54

(кликните для показа/скрытия)

A.1 Круглая и квадратная решетка.................................. 54
A.2 Общий случай квадратной или круговой решетки и квадратного или кругового паруса ........ 55
A.2.1 Определения ..................................... 55
A.2.2 Случай 1), когда D s < D .............................. 55
A.2.3 Случай 2), когда D s > D .............................. 56
A.3 Максимизация скорости лазерной управляемой системы.................... 57
A.4 Эффект несовершенного отражателя........................... 58

Согласно ТРИЗ, лазер лучше  установить на корму ракеты (все свое везем с собой)  и стрелять лазером в расходные тонкие зеркала. На корме ракеты ставится "сопло/ствол" длинной 500 метров (условно) + зеркальный отражатель.   Та же пушка, но на фотонах, с зеркальными пулями + ЭМ резонатор (в стволе).  Коэффициент рециркуляции фотонов на микроволнах может быть большое число (до 10 порядков) и это увеличивает давление пороховых "фотонных" газов   на зеркальную пулю так, что К.П.Д выстрела может быть близок к 99% вместо базовых 10^-10 %

Тогда удельная тяга на 1 выстрел может быть на уровне 6000 Н/кВт, при УИ (скорости пули на срезе порядка) 10⁵ м/с и выше.  Если масса зеркальной пули на уровне миллиграмма.

Выше люди хотели запускать паруса из нанопленок, и отработали быструю технологию производства нанопленок. Согласно логике ТРИЗ, расходная (реактивная) масса ракеты может быть продуктом сложной технологии, например, состоять из "наномашин" и запас такой реактивной (умной) массы просто повышает к.п.д системы, на 10 порядков

[Александр Овчар]

Напротив, однослойные фотонные кристаллы достигают изменений показателя преломления через периодические отверстия в мембране, обеспечивая чередующиеся показатели преломления в направлениях x и y. Входящий свет создает оптическую моду в мембране, которая конструктивно интерферирует с входящим светом и деструктивно интерферирует с проходящим светом, что приводит к высокой отражательной способности (≈98,9%) в более узком диапазоне (20 нм).

Вопрос в аудиторию  - найти описание физики "деструктивно интерферирует с проходящим светом".

Если дизайн отверстия в мембране равен размеру СВЧ волновода - (порядка 10 сантиметров) - найти дизайн где есть  "деструктивно интерферирует".

[DRUID_3]

найти описание физики "деструктивно интерферирует с проходящим светом".

Очередного журналиста изнасиловал ученый видимо трубой с просветленной оптикой .

[Александр Овчар]

найти описание физики "деструктивно интерферирует с проходящим светом".

Очередного журналиста изнасиловал ученый видимо трубой с просветленной оптикой .

не понял про журналиста. Это цитата из рецензируемой статьи

Norder, L., Yin, S., de Jong, M.H.J. et al. Pentagonal photonic crystal mirrors: scalable lightsails with enhanced acceleration via neural topology optimization. Nat Commun 16, 2753 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-57749-y

в контексте:

Among these materials, single-layer silicon nitride (SiN) photonic crystals are the top candidate material because SiN combines low optical absorption and the low mass and high reflectivity achieved by single-layer hole-based photonic crystals.

Working principles of different photonic crystal (PhC) architectures. Multilayered PhC consists of stacked layers with varying refractive indices. The bilayer PhC consists of a repeating PhC pattern on top of a solid membrane. Single layer PhC is a membrane with a repetitive PhC hole pattern. For both the bilayer and single-layer PhC, the incident light creates an optical mode within the material that deconstructively interferes with the transmitted light and constructively with the reflected light

Published: 24 March 2025

[Александр Овчар]

Коэффициент рециркуляции фотонов на микроволнах может быть большое число (до 10 порядков) и это увеличивает давление пороховых "фотонных" газов   на зеркальную пулю так, что К.П.Д выстрела может быть близок к 99% вместо базовых 10-10 %

M. Kalaee, T. K. Paraïso, H. Pfeifer, and O. Painter, "Design of a quasi-2D photonic crystal optomechanical cavity with tunable, large x2-coupling," Opt. Express 24, 21308-21328 (2016)

(кликните для показа/скрытия)

Мы представляем оптическую и механическую конструкцию механически совместимого квазидвумерного фотонно-кристаллического резонатора, сформированного из тонкопленочного кремния, в котором пара линейных наноразмерных щелей используется для создания двух связанных высокодобротных оптических резонансов.

В разделе 3 мы подробно описываем конструкцию конкретного двухщелевого фотонно-кристаллического резонатора, представляющего интерес для нашей работы. Мы показываем, что, управляя шириной волноводных щелей структуры, можно регулировать скорость туннелирования фотонов оптических мод и даже полностью подавлять это туннелирование.

3.2 Оптический резонатор
Чтобы сформировать оптический резонатор из связанной волноводной системы, описанной выше, нам нужно найти способ закрыть концы волноводов. Для этого мы вводим «дефект» в структуру волновода, изменяя геометрические параметры волновода вдоль его оси распространения ( x ). Затем эта дефектная область волновода встраивается между двумя «зеркальными» секциями волновода, как показано на рис. 1. Локализованные моды резонатора возникают в результате модификации волновода, которая сдвигает частоты супермод волновода точки X в дефектных элементарных ячейках внутри псевдозапрещенной зоны невозмущенных зеркальных элементарных ячеек [ 36 , 37 ].

Используя мембрану с нано дырками получили зеркало (тонкое) оптического резонатора с добротностью на уровне Q=10⁶. Это к вопросу "о зеркальной пуле фотонной пушки".

Поясню смысл, если нужно. . Пока летит пуля (зеркало) - на корму ракеты действует сила радиационного давления, что в Q раз (примерно) больше  тяги фотонной ракеты (ФР) обыкновенной
Это как ФР на зеркальном космодроме. Все фотоны отражаются от зеркала космодрома и зеркального отражателя на корме ФР, в теоретическом пределе до 10¹¹ крат.

В статье выше описана схема запуска солнечного паруса из нанокристалла наземным лазером мощностью 10 ГВт/м2 . Парус из нано мембраны выдержит (сопромат/термо)  эту мощность в течении нескольких минут и разгонится до 0,2 с.  В дырках мембраны есть полезная физики деструктивной интерференции, что в целом создает уникально высокий коэффициент отражения 98.5% для тонких (нано) пленок. .   

Логика ТРИЗ мягко подсказывает идею рециркуляции фотонов, в образно - фотонной пушке, что стреляет тонкими зеркалами, с рециркуляцией фотонов, что снижает  требуемые ТТХ лазера на порядки. В идеале, зеркала могут быть сверхпроводящими, и/или даже как "плазменные зеркала" (как вариант).

Я просто "случайно" нашел полезные ТТХ тонких зеркал, что "держат" 10 ГВт/м2 (или ЭМ поля XXX MV/м) в момент выстрела из фотонной пушки.
как то : Коэф отражения на 99,8 %
Corey Stambaugh, Haitan Xu, Utku Kemiktarak, Jacob Taylor, John Lawall.
From membrane-in-the-middle to mirror-in-the-middle with a high-reflectivity sub-wavelength grating. Annalen der PhysikVolume 527, Issue 1-2 p. 81-88 doi.org/10.1002/andp.201400142

Продемонстрирована оптомеханическая система «мембрана-в-середине» с использованием мембраны из нитрида кремния, смоделированной как субволновая решетка. Решетка имеет отражательную способность более 99,8 %, эффективно создавая две подрезонаторы со свободными спектральными диапазонами 6 ГГц, оптически связанные посредством туннелирования фотонов.

 

[cryon]

Если фотореактор тупо слишком медленный для типичный здешних расстояний вне рукава галактики. То парусники критически зависят от того достижима ли значительная часть световой скорости так как при этом критически растет их кпд. Слишком низкая полезная нагрузка при том на них типична. Т.е. они могут легко оказаться ментальной ловушкой, из за того что доставляют несколько грамм на огромной инфраструктуре.

[DRUID_3]

Пока летит пуля (зеркало) - на корму ракеты действует сила радиационного давления, что в Q раз (примерно) больше  тяги фотонной ракеты (ФР) обыкновенной

Q - это величина добротности. Присобачивание понятия добротности к "оптическому резонатору" который вообще не резонатор свидетельствует прежде всего о несерьезности статьи. Но об увеличении тяги в Q раз это с чего вдруг свидетельствует? Каков механизм!?

Используя мембрану с нано дырками получили зеркало (тонкое) оптического резонатора с добротностью на уровне Q=10^6

Поясню смысл, если нужно. . Пока летит пуля (зеркало) - на корму ракеты действует сила радиационного давления, что в Q раз (примерно) больше  тяги фотонной ракеты (ФР) обыкновенной

Помилуйте, Александр, иногда у меня возникают сомнения о прохождении вами курса общей физики даже в форме экстерната.

Логика ТРИЗ мягко подсказывает идею рециркуляции фотонов, в образно - фотонной пушке, что стреляет тонкими зеркалами, с рециркуляцией фотонов, что снижает  требуемые ТТХ лазера на порядки.

Все верно. В идеале лазер не нужен вообще... и зеркала. Особенно если проектировщик не знает о ЗСИ-ЗСЭ и находится под ЛСД-25. Можно добиться перемещения в любую точку вселенной и не обязательно нашей... 

...не понял про журналиста. Это цитата из рецензируемой статьи...

...ох, сейчас журналисты такие ушлые - куда хошь пролезут, даже в главы РосКосмоса случалось, чо говорить о каком-то там журнале.

[Vavanzer]

Если фотореактор тупо слишком медленный для типичный здешних расстояний вне рукава галактики. То парусники критически зависят от того достижима ли значительная часть световой скорости так как при этом критически растет их кпд. Слишком низкая полезная нагрузка при том на них типична. Т.е. они могут легко оказаться ментальной ловушкой, из за того что доставляют несколько грамм на огромной инфраструктуре.

Они уже оказались. Многие на это и попадаются. Если не учитывают реальную массу оборудования, которую необходимо разогнать.
 Все эти лазеры и паруса - не более чем тончайшие пленки разгонять , без какой либо нагрузки, которая максимум единтцами  грамм измеряется в их случае, и должна быть размазана по в ей площади паруса)) 
  Аналогично и с фотонной ракетой. Только там свои приколы.

[Vavanzer]

Согласно ТРИЗ, лазер лучше  установить на корму ракеты (все свое везем с собой)  и стрелять лазером в расходные тонкие зеркала. На корме ракеты ставится "сопло/ствол" длинной 500 метров (условно) + зеркальный отражатель.   Та же пушка, но на фотонах, с зеркальными пулями + ЭМ резонатор (в стволе).  Коэффициент рециркуляции фотонов на микроволнах может быть большое число (до 10 порядков) и это увеличивает давление пороховых "фотонных" газов   на зеркальную пулю так, что К.П.Д выстрела может быть близок к 99% вместо базовых 10-10 %

Тогда удельная тяга на 1 выстрел может быть на уровне 6000 Н/кВт, при УИ (скорости пули на срезе порядка) 105 м/с и выше.  Если масса зеркальной пули на уровне миллиграмма.

Но об увеличении тяги в Q раз это с чего вдруг свидетельствует?  Каков механизм!?

Я кажись понял в чем фишка!)
 В накачке пространства фотонами. Аналогично тому, как внутри зеркальной сферы включить лампочку, и изза очень малого поглощения концентрация фотонов в единице ее обьема будет гораздо больше. Они будут многократно переотражаться от стенок.
  В случае с цилиндрической пушкой и толкаемой мембраной, то же самое. Пока мембрана вылетает из пушки, одни и те же фотоны успевают много раз переотразиться от дна пушки, стенок и мембраны, и много раз ее толкают.
 В итоге, нам надо намного меньше энергии вкачивать, по сравнению с обычной схемой, когда стреляют в зеркало стационарным лазером!))

[Александр Овчар]

Но об увеличении тяги в Q раз это с чего вдруг свидетельствует? Каков механизм!?

Я думал это известно

1. Б.Р. Зиганшин А.В. Сочнев СУЩЕСТВУЮЩИЕ КОНЦЕПЦИИ И ОБЗОР ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЛАЗЕРНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ. ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2021. № 1 
(просто обзор ряда идей, для начала)

2. Photonic Laser Thruster (PLT) https://en.wikipedia.org/wiki/Laser_propulsion
см раздел Photon recycling

Есть архив статей, в общем обсуждается идея использования маломощного лазера на корме КА
для ускорения тонких зеркал. С рециркуляцией фотонов.
(можно кратко прочитать например, пост https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=60353.msg2572862#msg2572862)
Где есть ссылки на статьи , например:

https://www.nasa.gov/general/propellantless-spacecraft-formation-flying-and-maneuvering-with-photonic-laser-thrusters/

Поскольку фотоны имеют чрезвычайно малую тягу на единицу мощности, было предложено усиление тяги путем рециркуляции фотонов между двумя зеркалами с высоким коэффициентом отражения, расположенными отдельно в двух парных спутниках, чтобы преодолеть ограничение.

Наш первоначальный акцент был сделан на нанометровой точности без использования топлива, однако во время нашего исследования демонстрации фотонного двигателя мы обнаружили, что наш фотонный двигатель (фотонный лазерный двигатель, PLT) имеет гораздо больший потенциал в приложениях миссии NASA, чем точный привязанный полет. Потенциал возник в результате удивительного открытия необычайной устойчивости PLT к динамическим движениям зеркал в нашей уникальной активной оптической полости, что может обеспечить движение в космосе для чрезвычайно широкого спектра беспрецедентных миссий NASA. Например, 10 000-кратная переработка фотонов с входной мощностью лазера 15 киловатт, которая может быть обеспечена солнечной панелью мощностью 100 кВт, даст до 1 Н фотонной тяги, что достаточно для обеспечения этих миссий.

Это старая  история (20 летняя), здесь я обсуждаю  разновидность PLТ, с учетом возможных ТТХ
High-acceleration Microscale Laser Sails for Interstellar Propulsio

Что доступные источники  ЭМП могут ускорить легкое зеркало до высоких скоростей (уровня 100 км/с). А физика рециркуляции (PLT) может снизить требуемую мощность источника ЭМП на несколько порядков.

В начальном посте сообщалось о новой технологии массового производства сверх_легхих зеркал , что хорошо подходит для PLT.

Причем тут добротность Q?  Это просто мера, ориентир. Если вы умеете строить резонаторы с высоким Q (что получено в экспериментах на уровне Q = 4*10¹⁰), то это значит вы умеете создавать ЭМП поля уровня 100 МV/m используя источники малой мощности и время жизни отдельного фотона (в резонаторе) будет на уровне 0,1 секунда.

РLT - это фактически ЭМ резонатор с одной подвижной стенкой, что есть расходная реактивная масса. Это технический прием повышения к.п.д процесса ускорения реактивной массы.

[Александр Овчар]

Я кажись понял в чем фишка!)
 В накачке пространства фотонами. Аналогично тому, как внутри зеркальной сферы включить лампочку, и изза очень малого поглощения концентрация фотонов в единице ее обьема будет гораздо больше. Они будут многократно переотражаться от стенок.

Верно. Но когда накачка - ракета не летит. Но после накачки к.п.д будет лучше и ракета полетит лучше. И если это как выстрел из ЭМ пушки  зеркальной "пулей" (мембраной) - то большая длина "ствола" еще лучше, так  как  коэффициент рециркуляции фотонов тут еще больше.

Револьверная схема (набор камор -ЭМ резонаторов) еще лучше, так как время накачки ЭМ резонатора на уровне миллисекунды - ракета полетит еще лучше.

[DRUID_3]

Та же пушка, но на фотонах, с зеркальными пулями + ЭМ резонатор (в стволе).

Тогда Александр не представляет что такое "оптический резонатор". Этот "оборот" в контексте лазерной техники это своеобразный оксюморон(шутка первых лазерщиков). Это не тот или иной резонатор в который накачана энергия циркулирующая между статическим и динамическим ее накопителями, а два зеркала между которыми какая-то энергия циркулирует какой-то период времени. Такая "суперДобротность"(~Q=10^6) не реализуется вне системы постоянной накачки ("альбедо" зеркал было бы фантастическим) и показывает не столько отражательные способности зеркал(а вернее вообще не их) сколько отношение излучаемой частоты к полосе излучения(по уровню половинной мощности на краях). Наиболее близкая аналогия из радиотехники - регенеративный приемник, у его резонатора есть определенная добротность обозначающая отношение циркулирующей энергии к выбывающей с одной стороны и отношение его собственной частоты к полосе половинной мощности с другой. Но вот схема включается и "природная" добротность резонатора уже играет "малую рояль" почти не сказываясь на работе прибора. Физически из контура выбывает все та же порция энергии за единицу времени, но схема регенерации вкачивает заметно больше. В результате мы наблюдаем "суперДобротность" и заметное сужение полосы пропускания при той же собственной частоте резонатора. Сделали ли мы супериндуктор без активных потерь? Нет... Так и здесь.

В итоге, нам надо намного меньше энергии вкачивать, по сравнению с обычной схемой, когда стреляют в зеркало стационарным лазером!))

Всего энергии нужно столько же. Было бы странно другое. Но я понял что это попытка маломощным лазером выстрелить как мощным. Вроде выстрела из гаубицы в котором вместо кратковременного одиночного взрыва за время до покидания ствола снарядом производится ряд более слабых. Ну что здесь сказать. Туповатые ученые получают десяток процентов в своем лазере и рады. Но пришел Александр Овчар и получил в поршневом(!!!) оптическом накопителе 100% эффективность. Что сказать... Браво! Браво маэстро! 

[Vavanzer]

Всего энергии нужно столько же. Было бы странно другое. Но я понял что это попытка маломощным лазером выстрелить как мощным. Вроде выстрела из гаубицы в котором вместо кратковременного одиночного взрыва за время до покидания ствола снарядом производится ряд более слабых. Ну что здесь сказать. Туповатые ученые получают десяток процентов в своем лазере и рады. Но пришел Александр Овчар и получил в поршневом(!!!) оптическом накопителе 100% эффективность. Что сказать... Браво! Браво маэстро! 

Я то представляю это так. На дне пушки зеркало, стенки тоже зеркальные. Где то там еще источник фотонов (бьет из стены под углом, или лампочка какая то торчит, или дуговой разряд). Дальше идет снаряд-пленка. Ну и, пространство между пленкой и дном-зеркалом накачиваем с помощью мощной вспышки фотонами, которые бешено носятся туда-сюда, создается даление, аналогичное давлению молекул в газах на стенке. И эта пленка-пробка набирает скорость, вылетает. Фотоны за время разгона "пробки" успевают 1000 раз свой импульс отдать, прежде чем полностью поглотятся.  В итоге очень высокое КПД.

 Еще проще - вместо фотонов - упругий шарик, который много раз успевает отскочить от пробки и дна пушки, прежде чем пробка покинет ствол. Пробка многократно тяжелее шарика, по этому за один отскок он весь импульс ей не отдаст, и ракете кстати тоже ...

 Чем не гениально!?)

[Александр Овчар]

Но пришел Александр Овчар и получил в поршневом(!!!) оптическом накопителе 100% эффективность. Что сказать... Браво! Браво маэстро!

Я же написал - Q это мера оценки. Детали не важны.

Здесь мы обсуждаем реактивное движение. Есть проппелент с максимальным УИ = 3*10⁸ м/с , но к.п.д фотонного привода, на малых скоростях ничтожно малое число.

Расчет к.п.д фотонного мотора.
Дано:  масса КА = 100 тонн , мощность источника фотонов = 1 МВт.

(кликните для показа/скрытия)

В идеальном случае, тяга мотора Т  = 2P/c = 2* 1000 000 / 300 000 000 = 6.67 *10^-3 N.

Ракета полетит с ускорением 6,67 * 10^-8 м/с2 и через 1-у секунду полета наберет скорость = 6,67 * 10^-8 м/с .

Кинетическая энергия ракеты будет = 100 000 кг * (6,67 * 10^-8)² /2 = 2,22 * 10^-10 Дж.

Расход энергии в моторе = 1 000 000 Дж.  Kэф = выход/работа  = 2,22 * 10^-10/1000 000  = 2,22 *10-16 или  2 * 10^-14 %

К.П.Д  Фотонной ракеты
на 1 секунде полета = 2 * 10^-14 %
на 1000 сек  = 2*10^-11%
Через 1 год  = 7*10^-7 % (когда Скорость КА = 2,1  м/с , КЭ = 2,21*10⁵ Дж, Затраты = 3,15*10¹³ Дж)
=======
Фотонная ракета - это безумная грелка для вселенной

Идем на 1-ю секунду и ставим ФР вертикально, на зеркальный космодром.
Теперь зеркало(отражатель) на корме ракеты и зеркало космодрома образовали из себя
а) техническую систему для рекуперации энергии за счет рециркуляции фотонов
б) ЭМ резонатор.

В пресс-релизе MIT: https://news.mit.edu/2013/a-new-way-to-trap-light-0710
+ статья https://www.nature.com/articles/nature12289
в интерпретации хабра https://habr.com/ru/articles/187958/

сообщает о идеальном зеркале с магическом углом 35 град

Материал с идеальным отражением света был смоделирован на компьютере, а затем проверен в эксперименте. Фотонный кристалл с наноструктурированным покрытием из нитрида кремния отразил 100% фотонов c определенной длиной волны под углом 35°. Все остальные фотоны под другими углами были частично поглощены материалом, но этот конкретный вид фотонов отразился идеально под углом 35°, без поглощений или искажений.

Согласно картинке, там было два идеальных зеркала, что за счет квантовых эффектов создали эффект идеального отражения.

Пожалуйста, разместите на космодроме три идеальных зеркала с магическим углом 35 град и коэффициент рекуперации энергии   (рециркуляции фотонов) стремится к бесконечности.

Выше , для тонких парусов обсуждались компенсация доплеровского сдвига, используйте это для повышения коэффициента рекуперации и флаг в руки. 

Если К рекуперации =10 000, то тяга мотора в 10 000 раз выше и уже на 1000 секунде ракета летит на скорости 0,67 м/с и ее К_эффект = 2*E^-03 % (выше на 8 порядков)