Двигатель для межзвёздных перелётов

[ВадимZero]

Но и этого недостаточно, требуется чтобы были примерно равные удельные веса были приписаны разным ценностям.

Я в принципе соглашусь с вашей мыслью, если у человека есть желание, то не какие препятствия его не остановят. Даже вполне рациональные. Так как реальную силу имеет, тот самый вес комплекса ценностей, и тот обьем власти который находиться у его носителей. Я тут о другом, между желанием, и его реализацией большая пропасть. Так как обыватель стремиться что бы его желания исполнились в его фантазиях, и боже упаси если они исполняться в реале. Так как реал он не предсказуемый, а в моделируемой реальности желание реализуеться намного лучше чем в реале, бес всяких побочных эфектов. Я не против экспансии живого человека в космос(как таковой)...я против его замораживания! И не потому что это не правильно, а потому что эта фантазия с моей точки зрения слишком мелковата для данного форума.

[Иван Моисеев]

Я не против экспансии живого человека в космос(как таковой)...я против его замораживания! И не потому что это не правильно, а потому что эта фантазия с моей точки зрения слишком мелковата для данного форума.

Замораживание - это ерундистика. Идее сто лет в обед и эта идея - ответ на незаданные вопросы. Соглашаться с замораживанием, не соглашаться - никакой разницы. Если бы вопрос стоял:  с замораживанием перелет возможен, без замораживания - нет, был бы смысл в обсуждении,  а так практически никакого. Вкусовщина, любители поспать - "за", нелюбители - "против".

[ВадимZero]

Замораживание - это ерундистика. Идее сто лет в обед и эта идея - ответ на незаданные вопросы. Соглашаться с замораживанием, не соглашаться - никакой разницы. Если бы вопрос стоял:  с замораживанием перелет возможен, без замораживания - нет, был бы смысл в обсуждении,  а так практически никакого. Вкусовщина, любители поспать - "за", нелюбители - "против".

Я бы вопрос шире поставил...Я против таскания тушки, по космосу...Только потому что фантазеры хотят чтобы эта тушка  летала в их фантазиях. Я за четкое разограничение, фантазии и реальных потребностей.

[Иван Моисеев]

Замораживание - это ерундистика. Идее сто лет в обед и эта идея - ответ на незаданные вопросы. Соглашаться с замораживанием, не соглашаться - никакой разницы. Если бы вопрос стоял:  с замораживанием перелет возможен, без замораживания - нет, был бы смысл в обсуждении,  а так практически никакого. Вкусовщина, любители поспать - "за", нелюбители - "против".

Я бы вопрос шире поставил...Я против таскания тушки, по космосу...Только потому что фантазеры хотят чтобы эта тушка  летала в их фантазиях. Я за четкое разограничение, фантазии и реальных потребностей.

Какие потребности реальны, а какие - фантазия, это вопрос конкретный. Полеты человека в космос - реальная потребность, просто рассуждая от обратного: раз летают, значит есть такая потребность.

[ВадимZero]

Полеты человека в космос - реальная потребность, просто рассуждая от обратного: раз летают, значит есть такая потребность.
                        

Так конечно...Это как латиноамериканские сериалы..их снимают потому что есть потребность. Но не в любви, а в желании смотреть на любовь. Тобишь пока есть фантазеры, то и будут ловкачи стригущие бабки на чужих фантазиях.                     
                  
                  
                     
                     
                     

[Иван Моисеев]

Так конечно...Это как латиноамериканские сериалы..их снимают потому что есть потребность. Но не в любви, а в желании смотреть на любовь. Тобишь пока есть фантазеры, то и будут ловкачи стригущие бабки на чужих фантазиях.

По латинским сериалам я не спец. Вообще из сериалов только отечественного Штирлица видел - весьма неплохо. Таких бы ловкачей побольше.То есть, я же сказал, конкретно вопрос о потребностях рассматривается, у каждого свои потребности, есть универсальные - еда, одежда, жилье, а что свыше - дело индивидуальное.
В идеале каждый сам должен оплачивать свои потребности, но за пилотируемые полеты платят все, даже если кому-то и не нравится. Так уж сложилось.

[ВадимZero]

То есть, я же сказал, конкретно вопрос о потребностях рассматривается, у каждого свои потребности, есть универсальные - еда, одежда, жилье, а что свыше - дело индивидуальное.

Ну тогда давайте еще шире...Откуда уверенность...Что сегодняшние желания, сохранят свою жизнеспособность коснувшись реального их исполнения?

но за пилотируемые полеты платят все, даже если кому-то и не нравится. Так уж сложилось.

За общее счастье, все и должны платить...Даже если они не подозревают о том что это их счастье...Так сложилось.
Это веть вопрос скорей психологический, чем реалистический....Есть ли у нас понимание разницы.между желанием воображаемым, и желанием реальным? Веть космос для нас это просто фантазия, отчасти лишь отвечающая критерию истинности. Это наш способ выйти за пределы, осточертевшего асфальта и городского смога.

[-Asket-]

Т.е. однажды сделав "reboot" или "power off" вы человека уже не "включите" обратно - он не сможет вспомнить как дышать, качать сердце и колыхать желудок с кучей всяких сфинктеров.

Первые научные доказательства толерантности к замораживанию у позвоночных животных были приведены лишь относительно недавно (Schmid, 1982).
Частота сердечных сокращений лягушки, как у любого эктотермного животного, сильно зависит от температуры тела. Когда температура окружающей среды (и, соответственно, температура тела лягушки) падает, частота сердечных сокращений снижается. Сердце бьётся медленно (несколько ударов в минуту), но достаточно регулярно, и кровь циркулирует по всему организму. Когда начинается непосредственно замерзание, температура тела резко повышается, это повышение температуры сопровождается внезапным увеличением частоты сердечных сокращений почти в два раза. Сердечный ритм и температура тела остаются повышенными и медленно снижаются в течение начальных часов замораживания. Это важно, потому что криопротектор производится в печени и должен быть быстро разнесён кровью в клетки по всему организму. Такие факторы как уменьшение объема циркулирующей крови, повышение вязкости крови, а также прогрессирующая гипоксия могут оказывать влияние на работу сердца. Несмотря на это, сердце работает достаточно долго, чтобы распространить глюкозу по организму в течение первых нескольких часов после начала замораживания. Снижение частоты сердечных сокращений происходит медленно в течение нескольких часов, и до полной остановки сердца у Rana sylvatica проходит почти 24 ч после начала замораживания.
Во время оттаивания сердце начинает функционировать одним из первых, и нормальный сердечный ритм восстанавливается через несколько часов после начала пробуждения.

Изменение температуры тела и частоты сердечных сокращений во время замораживания и оттаивания у взрослой изменчивой квакши (Hyla versicolor) из Нью-Йорка осенью. А и B - изменения во время замораживания; C и D - изменения во время размораживания.
Статья: Jack R. Layne, Richard E. Lee, Adaptations of frogs to survive freezing

Вообще в лёд превращаются только жидкости тела - лёд образуется в кровеносной системе, в полостях тела, под кожей. В самих клетках если лёд и образуется, то в не имеющих жизненно важного значения органах - в коже, в периферийных скелетных мышцах - и в виде очень мелких кристаллов, не способных причинить серьёзные травмы. Уменьшение образования кристаллов льда в органах и, соответственно, уменьшение риска разрушения органов кристаллами льда, достигается в том числе путём обезвоживания. Различные органы теряют воду в разной степени: печень теряет более 50 % воды, в то время как скелетные мышцы теряют только 20-30 %. В качестве антифриза у лягушек используется не только глицерин (глицерол), но и глюкоза, а также мочевина.
Естественно, полного замерзания не происходит, иначе зачем им были бы нужны криопротекторы? Сердце у замерзающих лягушек и углозубов полностью останавливается (см. приведённые графики), т.к. часть воды в кровеносной системе замерзает (что перекачивать?), также прекращается и лёгочное дыхание, организм переходит на анаэробные процессы и обмен веществ и энергии протекает крайне медленно, практически сводится к нулю (зачем перекачивать?). Жизненно важные органы (мозг, сердце, печень и т.д.) во время такого замораживания специально теряют много воды, чтобы предохраниться от образования кристаллов льда. Кристаллы которые образуются в следствие замерзания тупоконечные и не повреждают структуры клеток, к тому же они сконцентрированы только снаружи, а ткани сохраняют эластичность. Используется управляемое льдообразование - центрами кристаллизации служат особые белки, а иногда и симбиотические бактерии.
Очень мало написано о выходе земноводных из замороженного состояния, гораздо меньше, чем о замерзании. Механизмы управляемого отключения при заморозке и активации сердцебиения и дыхания после разморозки пока не ясны.
http://www.naturenorth.com/winter/frozen/Ffrozen.html

Биологические антифризы. Устойчивость к низким температурам холоднокровных животных полярных областей определяется несколькими механизмами. У обитателей этих районов в биологических жидкостях (крови и лимфе) присутствуют биологические антифризы - пептиды и гликопротеины, препятствующие замерзанию воды в клетках. Кроме того, устойчивость к холоду обеспечивают многоатомные спирты - глицерин и сорбит. Если пептиды и гликопротеины останавливают рост микрокристаллов льда в клетках, то глицерин заменяет воду, которая при понижении температуры выводится во внеклеточную среду, где лед менее опасен. Глицерин, в частности, способствует стабилизации структуры белков и биологических мембран. Так, в теле моллюска Mytilus edulius, жителя литоральной зоны северной части Атлантического океана, при температуре до –20°С замерзает примерно 70% воды. Но, поскольку это внеклеточная вода, животные не погибают. У большинства морских животных в снижении температуры замерзания жидкостей участвуют присутствующие в крови глюкоза, аминокислоты и соли (прежде всего NaCl). Чем больше этих молекул в растворе, тем меньше у воды возможностей формировать кристаллы льда. Такой механизм называется коллигативным (заместительным).
Высокомолекулярные антифризы адсорбируются на образовавшихся мельчайших (и поэтому не опасных) внутриклеточных кристаллах льда, не давая им расти. Это очень эффективные криопротекторы: так, гликопротеины тормозят замерзание жидкостей в 200 - 300 раз сильнее, чем вещества, обладающие коллигативным механизмом действия. Высокомолекулярные антифризы составляют значительную часть от веса всех жидкостей, и в их присутствии температура замерзания раствора ниже, чем температура таяния. У антарктических рыб антифризы постоянно присутствуют в жидкостях тела (3.5% от веса всех биологических жидкостей), что определяется генотипическими механизмами. У других организмов они образуются в зависимости от сезонных колебаний температуры окружающей среды (фенотипическая адаптация). Синтез антифризов регулируется как экзогенно (при участии температуры среды и длительности светового дня), так и эндогенно (контролируется гипофизом).

Агрегатное состояние мембранных липидов. Интенсивность обмена веществ связана с клеточными мембранами, состояние которых зависит от мембранных липидов. Степень их вязкости определяет работу мембранных ферментов, транспорт ионов, синаптическую передачу и другие процессы. Липидный бислой обычно находится в жидкокристаллическом состоянии. Но при понижении температуры мембраны “затвердевают”, и большинство мембранных процессов замедляется. Необходимая степень вязкости мембран при низких температурах поддерживается за счет изменения соотношения липидных компонентов мембран - насыщенных и ненасыщенных жирных кислот в сторону последних (они делают липидный бислой более рыхлым). Соотношение этих двух типов жирных кислот может меняться в ходе синтеза и включения в молекулы фосфолипидов, а также за счет изменения числа двойных связей. Кроме того, насыщенные жирные кислоты могут превращаться в ненасыщенные при помощи фермента десатуразы, который активируется изменением температуры. У рыб, обитающих в холодных водах, ненасыщенных жирных кислот больше, чем у жителей умеренных и тропических широт. Это позволяет метаболическим системам животных Арктики и Антарктики нормально функционировать.

Аминокислотные замены. Серьезная проблема для обмена веществ у холоднокровных животных при низких температурах - снижение конформационной гибкости белков, существенно затрудняющее их функции. Поддержание определенной гибкости молекул достигается благодаря мутациям, вызывающим аминокислотные замены в белках животных, которые обитают в высоких широтах. Характер таких замен детально изучен на примере фермента лактатдегидрогеназы. При сравнении аминокислотных последовательностей этого белка, выделенного из скелетных мышц нототениевых рыб Антарктики и Южной Америки, было установлено, что замены локализованы в одной из a-спиралей, формирующих активный центр фермента. У большинства рыб умеренных широт в начале этой a-спирали находится остаток пролина, создающий определенную “жесткость” данному участку. У нототениевых рыб Антарктики пролин заменен на аланин, что обеспечило более гибкую структуру активному центру лактатдегидрогеназы, столь необходимую при пониженной температуре. Это только один из многих примеров генотипических адаптаций.

Компенсация энергетического обмена. Еще одно важное приспособление к холоду связано с компенсацией уровня энергетического метаболизма у холоднокровных. Так, в мышцах у полярных рыб концентрация митохондрий выше, чем у тех же видов или их близких родственников из умеренных или тропических широт. Как следствие этих различий, интенсивность дыхания полярных организмов выше по сравнению с обитателями умеренного пояса при расчете на одинаковую температуру, обычно 20°С. Другой тип компенсации метаболизма - более низкий энергетический барьер ферментативных реакций в тканях полярных животных, чем обитателей умеренного пояса.

Температурные границы жизни
Вернемся к примерам предельной устойчивости организмов к низким температурам среды. Так, феноменальной приспособленностью отличаются личинки золотарниковой пестрокрылки Eurosta solidaginis, зимующие в галлах на стеблях золотарника. Располагаются они выше снежного покрова, а зимняя температура в местах их обитания –40° или даже –50°С. Насекомые в это время находятся в состоянии диапаузы, когда уровень обмена веществ, в том числе энергетический, резко снижен. До наступления холодов в теле личинок интенсивно синтезируется глицерин и сорбит, комбинированное действие которых и позволяет им перезимовать. Как уже отмечалось, глицерин заменяет воду, которая в больших количествах выводится из организма, а сорбит защищает ткани личинки по коллигативному механизму.

Изменение содержания различных веществ в теле личинок насекомых при различных температурах адаптации в течение нескольких недель в лабораторных условиях

Фенотипические адаптации
При сезонных или более кратковременных (несколько недель) колебаниях температуры адаптационные механизмы имеют фенотипическую природу, они формируются на протяжении одного поколения, обратимы и “не записаны” в геноме. В этих случаях холоднокровные животные вынуждены приспосабливать свой метаболизм к новому температурному режиму.
Один из механизмов таких фенотипических адаптаций - синтез индуцированных температурой изоформ тех или иных ферментов, которые больше приспособлены к новым условиям. Например, в мозге радужной форели, находящейся в течение трех недель при низкой температуре, синтезируется специфическая “холодовая” изоформа ацетилхолинэстеразы. Образование индуцированных температурой изоформ эстераз показано также у других видов рыб. Однако такая индукция достаточно редкое событие.
Другой механизм связан с изменением функциональных свойств ферментов без изменения их изоформ. Так, в нашей лаборатории в Институте биологии развития им. Н.К.Кольцова РАН было обнаружено, что у рыб при адаптациях к низким и высоким температурам в течение нескольких недель меняются функциональные свойства ферментов. На примере лактатдегидрогеназы из скелетных мышц вьюна показано, что величина константы Михаэлиса (К_м), по которой можно судить о сродстве фермента с субстратом, зависит от ряда факторов, в том числе и от температуры: при оптимальной - К_м минимальна (т.е. фермент-субстратное сродство максимально), значит, фермент функционирует наиболее эффективно. У рыб, адаптированных к холодной воде, фермент-субстратное сродство максимально при низкой температуре. У рыб, помещенных в теплую воду, в течение двух-трех недель оптимум фермента постепенно смещается в сторону высокой температуры. Это говорит о том, что за данный срок фермент перестраивается на работу в новых условиях.

Температурная зависимость К_м для лактатдегидрогеназы из мышц вьюнов, адаптированных к 5°С и к 18°С. Различное положение минимумов К_м (справа) исчезает после воздействия 3 М раствора мочевины.

Итак, лактатдегидрогеназы из мышц вьюнов, живущих в холодной и теплой водах, отличаются по многим свойствам. “Холодная” форма фермента более стабильна по сравнению с “теплой” при воздействии разных факторов (pH, температуры, мочевины), но ни в том, ни в другом случае новые изоформы не синтезируются. Оказалось, что выявленные различия не связаны ни с взаимодействием фермента с лигандами, ни с его модификациями (чаще всего фосфорилированием). Однако самым поразительным было то, что после воздействия на обе формы слабых концентраций мочевины различия исчезали. Поскольку мочевина как денатурирующий агент действует на водородные связи, а также на гидрофобные и гидрофильные взаимодействия в молекуле белка, можно полагать, что у “холодной” и “теплой” форм эти связи и взаимодействия отличаются.
Как можно объяснить такие необычные результаты? Вероятно, в мышцах рыб при низких и высоких температурах синтезируются формы лактатдегидрогеназы с несколько отличной пространственной структурой, поскольку их сборка происходит в разных условиях. Речь может идти, в частности, о разном количестве водородных связей в двух формах фермента. Такое предположение подтверждают не только наши эксперименты, но и данные П.Л. Привалова, согласно которым при разных температурах (в их физиологическом диапазоне) количество водородных связей в белках отличается. Однако показать экспериментально наличие столь малых конформационных различий двух форм фермента пока крайне трудно.
Параллельно в нашей лаборатории продолжалась работа по анализу структуры генов лактатдегидрогеназы из мышц рыб, адаптированных к низкой и высокой температурам. Первоначально полагали, что их структура идентична. Однако при более детальном изучении выявились определенные различия в регуляторной части мРНК одной из форм фермента. Возможно, что именно они и ответственны за сборку фермента.
Таким образом, изучение молекулярной природы фенотипических температурных адаптаций открывает новые механизмы и ставит новые вопросы. Это не удивительно, поскольку эффективные приспособления к различным природным факторам всегда носят комплексный характер и в их формировании участвуют различные внутриклеточные регуляторные механизмы.
ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ГРАНИЦЫ ЖИЗНИ // Природа, №2, 2003

Для тех, кто зовёт Арктику или Антарктику своим домом, способность к выживанию при температурах сильно ниже нуля является наиважнейшей. Именно из таких организмов химики выделили много природных биологических «антифризов». Один из таковых, ксиломаннан, продуцируемый холодоустойчивым арктическим ночным жуком Upis ceramboides, был тщательно изучен исследователями из Института физико-химических исследований RIKEN (Япония).
Впервые ксиломаннан выделили в 2009 году; это один из наиболее эффективных антифризов у насекомых. Биологические антифризы, называемые также факторами теплового гистерезиса [thermal hysteresis factor (THF)], защищают клетки от урона, которой могли бы нанести мельчайшие кристаллики льда, обычно образующиеся внутри клеток при низкой температуре. Считается, что THF прикрепляется к поверхностям зарождающихся кристалликов и каким-то образом препятствует их дальнейшему росту, защищая клеточные мембраны от будущих ледяных игл, которые по мере своего роста протыкали бы её.
Самая необычная вещь в ксиломаннане — его строение. Все выделенные на сегодня биологические антифризы относятся к классу сложных белков-гликопротеинов [antifreeze proteins (AFP)]. А вот ксиломаннан представляет класс глюканов — длинноцепочечных веществ на основе фрагментов сахаров (но это не протеин, и в этом смысле он уникален).
Чтобы подтвердить предложенную структуру ксиломаннана и перейти к изучению собственно механизма его взаимодействия с кристалликами льда, японские учёные синтезировали то, что, как они полагали, являлось ключевым компонентом этого соединения. Структурный анализ, проведённый с использованием ядерного магнитного резонанса и молекулярного моделирования, подтвердил, что синтетическая структура совпадает с природным веществом. Полученная структура также подсказала исследователям, каким образом ксиломаннан выполняет свои функции сверхэффективного антифриза. А именно: одна «сторона» структуры ксиломаннана намного полярнее другой, что делает одну плоскость молекулы гидрофильной, а другую — гидрофобной. Таким образом, гидрофильная часть молекулы притягивается к кристаллику льда, создавая на его поверхности гидрофобный слой за счёт неполярной стороны молекулы, которая теперь обращена к раствору, отталкивая новые молекулы воды и не позволяя кристаллу расти.
Единственное, что пока остаётся не совсем понятным, — за счет каких именно групп происходит изначальное взаимодействие полярной стороны молекулы ксиломаннана с кристалликом льда. Для прояснения картины учёные собираются синтезировать более длинные фрагменты этого биоантифриза, чтобы поставить точку в исследовании его способности связываться со льдом.
http://science.compulenta.ru/664981/

Я уже давал несколько ссылок по анабиозу, там же и про роль сероводорода, который здесь не раз поминался, можно прочитать:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,96692.msg1987076.html#msg1987076
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,96475.msg1990719.html#msg1990719

[vsevolodson]

Аскет, это всё понятно, но только вот ни одно млекопитающее неспособно замёрзнуть до температуры ниже 32-34 Ц и после этого выжить. К тому же у нас мозг портит всю картину. Так что отправлять в спящем виде только лишь червей, рыбу да лягушек (максимум)...

[-Asket-]

Freeze avoidance in a Mammal
Hibernation in the tropics: lessons from a primate

[vsevolodson]

-Asket-, спасибо за интересные источники. Удивительно, но они у вас всегда под рукой . Осталось только развеять сомненья касательно возможности заморозки нашего мозга.

[alexday457]

Аскет, это всё понятно, но только вот ни одно млекопитающее неспособно замёрзнуть до температуры ниже 32-34 Ц и после этого выжить. К тому же у нас мозг портит всю картину. Так что отправлять в спящем виде только лишь червей, рыбу да лягушек (максимум)...

Скажем огромное спасибо тепло кровности! Она не позволит нас заморозить...придёться летаргический сон применять!

[Иван Моисеев]

Ну тогда давайте еще шире...Откуда уверенность...Что сегодняшние желания, сохранят свою жизнеспособность коснувшись реального их исполнения?

А это часто бывает.

Ничего страшного, как правило.

За общее счастье, все и должны платить...Даже если они не подозревают о том что это их счастье...Так сложилось.
Это веть вопрос скорей психологический, чем реалистический....Есть ли у нас понимание разницы.между желанием воображаемым, и желанием реальным? Веть космос для нас это просто фантазия, отчасти лишь отвечающая критерию истинности. Это наш способ выйти за пределы, осточертевшего асфальта и городского смога.

Здесь логическая ловушка в слове "наш". У кого-то есть понимание, у кого-то - нет.

[zenixt]

Подумайте! 90% энергии превратилось в свет, в фотонный газ. А супергоярячая плазма - всего 10% (не лед, не жидкость не газ а миллионоградусная плазма)!!! О чем это говорит?
Что энергии в этом полуметровом (примерно) шарике так тесно, что она просто охренела и теперь будет рваться на свободу самым прямым способом - через свет.

Вот вам простенькая схема.
ХAXXXXXXXXXX
где Х - это масса
А - это ядерный заряд
Масса справа подбирается так, чтобы поглотить все гамма-излучение.
Массу справа можно использовать многократно.
Масса справа полностью превращается в газ, превращаясь в амортизатор.
И, самое главное, к магии цифр  необходимо добавлять немного мозгов.
Так каково будет соотношение скоростей левой и правой масс?

[Прохожий]

И что останется от скорости истечения?

[Polnoch Ксю]

А я разве не именно об этом просила ?

У меня как-то честно запал пропал.
Еще вчера я хотел описать всю драму идеи (смакуя детали). А сегодня - что-то нет  настроения...
Может по ходу повествования разойдусь?

Извините, если я Вас обидела: в конце концов, Ваш взгляд на семью это Ваше личное дело, я не должна была так реагировать, была не права. Просто слишком часто сталкивалась с таким отношением к отношениям не в безобидной форумной дискуссии, а в реальности. Надеюсь, Вы на меня перестанете дуться

У световых парусов есть две особенности, каждая из которых может при невнимательном взгляде их "утопить". То есть, на беглый взгляд кажется что эту идею и не стоит развивать дальше. И только рассмотрев детльно  межзвездные приводы (то есть рассматривая всю проблему в комплексе) можно показать МЕСТО этой технологии среди всех остальных, возможных. Оно несколько необычно…

Первая особенность или проблема - низкая энергетическая эффективность лазерного движителя. Именно движителя. Рассмотрим идеальный парус на который идеально падает ВЕСЬ разгоняющий его лазерный луч.
Сила давления луча в этом идеальном случае F=2W/c. Удвоенная мощность излучения деленная на скорость света (Из, кстати, знаменитой E=mc²). Сразу оговоримся. Мы будем тут пользоваться далее  классическим приближением физики. Нам этого достаточно. И из школьной классической физики нам надо вспомнить что v=at (и t=v/a), что F=ma (поэтому a=F/m), и что затраченная на разгон нашего парусника энергия это мощность луча умноженная на время t в течение которого этот луч был вклчен E_S =Wt, а совершенная лучем полезная работа - это кинетическая энергия паруса E_k = mv²/2. Поделив второе на первое мы и получим эффективность процесса разгона в первом (классическом) приближении.
И вот тут то мы и подходим к самому интересному. К накалу драмы! Страстей!
Занавес! Антракт!

(продолжение следует)

А вторая проблема? И... у Вас дальше есть прикидки по необходимой работе, которую нужно совершить, что бы разогнать зонд, по КПД батарей, лазера, что бы прикинуть маштаб установки?

[zenixt]

И что останется от скорости истечения?

Ну, вы или не понимаете, или хитро шутите. Что скорее всего.
 Тогда желательно большую часть энергии, поглощенной этой массой преобразовать во что-нить типа дейтерий, тритий, литий-6 и тому подобное.
 Но такие проблемы на форуме уж точно не решаются.

[vsevolodson]

Если -Asket- убедит в возможности заморозки/разморозки человеков, то можно поговорить и о парусах...

[Прохожий]

И что останется от скорости истечения?

Ну, вы или не понимаете, или хитро шутите. Что скорее всего.
 Тогда желательно большую часть энергии, поглощенной этой массой преобразовать во что-нить типа дейтерий, тритий, литий-6 и тому подобное.
 Но такие проблемы на форуме уж точно не решаются.

Так вы разгоняться собираетесь или преобразовываться из одной формы в другую....

[alex_semenov]

Я все-так продолжу обещанную лекцию для леди Ночь о лазерных парусах.

И так.
На чем мы вчера остановились?
Лазерный парусник по эффективности привода может ПОПЫТАТЬСЯ тягаться с обычной ракетой только на скоростях больших 0.1с.
На меньших скоростях о нем и вспоминать не стоит. Например, однажды в новостях проскочило сообщение что группа "британских ученых" предложила "новый", "революционный" способ путешествия на Марс. Надо на орбите поместить лазер (или мазер) и летать туда-сюда на паруснике.
Понятен полет мысли изобретателей. Во-первых, скорости и расстояния для полета на Марс куда меньше чем до звезд. Значит и оптика и мощность излучателя куда скромней чем в расчетах того же Форварда (который предложил эту технологию именно для звезд). Все вроде как красиво. Но умники забыли сравнить количество энергии, которая потребуется для лазера с энергией, скажем, затраченной обычной ядерной ракетой типа NERVA (или ионным космолетом НПО "Энергия") на тот же перелет. При мизерных скоростях и эффективность привода будет близкая к 0. Вы почти все 100% энергии лазера потратите на нагрев вселенной. А это ведь монохромный, когерентный пучек света! Очень дорогая продукция, надо сказать!
Почему тогда носятся с солнечными парусами? А там за излучатель платить не надо. Солнце все равно расходует энергию в пустоту на нагрев вселенной. Почему не использовать шару?
Другое дело что парус использующий импульс солнечного света, использует опять таки все это с крайне низкой эффективнстью. Прикинте.  Солнечная постоянная на орбите Земли 1300 Ватт/м2.
Световое давление на м2 получается 2*1300/3Е+8 =8,67E-06 Н.
Но если вы соберете эти 1300 Ватт и  сообщите эту же энергию материи, массой, скажем 0,1 кг (v=корень(2*E/m) и выпустите через сопло с эффективностью 0.5, то получите тягу (0,5*m*v/t) в 8 Н! В 10  миллионов раз большую!
Поэтому проекты экспедиций к Марсу выполненные "Энергией" (считаются самыми продвинутыми на сегодняшний момент) и используют гигантские фермы с растянутыми между ними панелями пленочных солнечных батарей, а не паруса.



И если уж вам хочется передавать на борт корабля энергию дистанционно (идея ведь интересная) то лучше луч лазер направлят не на зеркало а на такие вот солнечные батареи. То есть дистанционно передавать не импульс света а энергию света. А импус вырабатывать уже на борту (и может мы еще поговорим о таких концепциях).

Может тогда и нет смысла вообще с этой концепцией связываться? С световыми парусами?

Стоит!
Если вы действительно хотите летать быстрее 0.1с вам стоит связываться ИМЕННО со световыми парусами. На самом деле у вас вообще считай нет альтернативы таким парусам. Есть одна, очень родственная. И все. Но и она на самом деле  начинает отставать на скоростях от 0.5с. То есть на половине света у светового паруса ТЕОРЕТИЧЕСКИ не может быть альтернативы. НИКАКОЙ.
И надо удивляться тому, что природа все-таки дарит нам в виде этой концепции РЕАЛЬНУЮ возможность двигаться организованной материи с  почти уже релятивистским скоростями (на 0.5с релятивистские эффекты уже под 15%).
Могла бы, зараза не дать никакой!

А ракеты?
На таких скоростях ракеты НЕВОЗМОЖНЫ.
Резкое заявление?
А как вы хотели! Интрига. Я вам уже сто раз говорил что приключения людей и рядом не лежали с драмой приключения идей. Вы думаете, например, Моисеев примет все то что я говорю? Упрется рогом и будет крутить усы, хитро улыбаясь в них!
Еще бы! Драма идей!
И так.
Почему ракета не может быть быстрым звездолетом?
Начнем "с начала".
С еще большего начала чем вчера.

Какой бы привод мы ни выбрали (что бы мы не придумывали), у него будет в итоге некий суммарный КПД (или эффективность) n. И он, будет где-то в районе 0.1 (как мы всчера предположили). Но даже если мы неверно предположили и он возможен в диапазоне от 0.5 до 0.05 - ясно что эта величина играет в районе порядка. Не более.

Затрата же энергии на разгон ЛЮБОГО звездолета (мы пока говорим только о разгоне)  массой m до скорости v, тогда выражается из школьной формулы так:



Всем ясно почему?
Я не фокусы показываю. Напротив! Мне надо чтобы все видели что я не мухлюю.

А какова потребляемая МОЩНОСТЬ такого привода? Усредненная, разумеется. Мы ведь делаем грубые оценки не вникая в несущественные детали. Мы строим рамки а любые детали остаются ВНУТРИ этих рамок и выходить за них просто физически не могут.
И так, мощность.
Все просто.
Затраченную энергию E_S делим на время разгона t. Если время t стремиться к 0 (что вообще говоря очень желательно) то мощность стремиться к бесконечности (что очень нежелательно). Значит нужно искать некий компромисс. Поиск компромисса - это еще очень красивая статья с графиками и формулами. Мы это опустим. Возьмем из нее вот что. Каково бы ни было время t, существует некий предел для t, длинней которого t  быть не может.
Смотрите. Рассмотрим идеальный случай. Звездотелт мгновенно разогнался до v потом летел всю дистанцию полета S некоторое время T и у цели мгновенно затормозился. Время такого чудесного перелета T=S/v. Все просто.
Но если вы хотите на дистанции S хотя бы на миг достигнуть скорости v как можно с меньшим ускорением, то у вас есть только одна такая траектория. Медленный разгон до половины пути до v и потом половину пути тормозить. Тогда весь полет будет в два раза дольше. Средняя скорость в два раза меньше. А время разгона t = T=S/v. То есть дольще чем S/v вы до скорости v разгоняться не можете. Можете быстрей. Но дольше - никак! Отсюда можно записать такое простой универсальный закон-неравенство для ЛЮБЫХ приводов звездолета об их мощности W :



Не меньше чем куб от конечной скорости звездолета!
Скорей всего больше. Но не меньше!
И вообще то эту формулу надо писать не для мощности, а для удельной мощности. То есть количества ватт на килограмм звездолета:



И вот теперь берите звезду (скажем многострадальную Барнарду 6 св. лет) Берите, скажем ракету с волшебной эффективностью 0.5 (не бывает, но берите пока дают!) и посчитайте минимальную удельную мощность для разных скоростей перелета к цели.

0.001с = 0,476 Ватт/кг
0.01с =  475,6 Ватт/кг
0.1с = 475 647 Ватт/кг = 476 Квт/кг
0.5с = 59 455 860 Ватт/кг = 59 Мвт/кг

Кубическая гипербола. И вот смотрите в каую засаду попадает всеми любимая ракета. Чем быстрей вы хотите лететь на полноценной ракете, то есть приводе, где вся энергия добывается на борту разгоняемой конструкции, тему кубически большая удельная мощность двигателя вам нужна.
Для сравнения, автомобиль массой 1 тонна и с мощностью 200 л.с. (крутая вроде тачка?) имеет удельную мощность … 147 Ватт/кг. У чудо-звездолета, который "тащиться" на вшивых 0.01с удельная мощность минимум в 3 раза должна быть выше (мы ведь говорим о минимуме!)

Рекордная удельная мощность среди созданных человечеством машин у ракет. Скажем, в СССР любили хвастаться что при старте "Восток" развивает 20 миллионов л.с. (сколько то там днепрогесов!) Если выкинуть из его стартовой массы топливо то пустая ракета будет примерно 30 тонн. Значит удельная мощность "Востока" на старте 490 Кв/кг.
Вроде дотягиваем до скорости 0.1с, верно?
Хотя бы до 0.1с!
Но не спешите с выводами.
Только самые грамотные "детки" догадываются что "Восток" нам не указ.
Смотрите.
Берем корабль с массой 30 тонн. Берем всю мощность в 20 миллионов лошадиных сил. Часто этой мощности совершает полезную работу (с волшебным КПД 0.5) то есть 10 миллионов л.с. разгоняют звездолет к цели А 10 миллионов л.с. расходуется в пустую, на нагрев космоса. При этом часть из этой бесполезной мощности не просто улетает в космос. Она паразитная, она нагревает наш звездолет.
Вспомните, у парусника поглощается 4% падающего на него луча. И это его паразитка. Она поглощется и  сильно греет парус. У любого ракетного двигателя тоже будет подобный процент. Давайте опять возьмет очень оптимистично. Скажем 1% всей выделяемой мощности оказывается паразитной. Пускай в меня бросят камень тот гад, который скажет что это не безголовый оптимизм! Найдется?
И так. 20 миллионов л.с. это 14 710 000 000 Ватт. 1% от этих ватт 147 миллионов ватт тепла обрушивающегося "на стенки двигателя".
Как будем это тепло сбрасывать? По Стефану-Больцману, разумеется! Иначе - НИКАК.

Это "Восток" мог охлаждать себя проточным потоком керосина и кислорода ибо это -летающая цистерна быстро "выливающая" из себя материю с низкой энтропией в двигатели. Поэтому не только красивый выхлоп служил ему радиатором (сбросом 10 миллионов лошадиных сил)  но и вся масса топлива в баках - тоже. Именно она и протекала в рубашках камер и сопла ЖРД, отбирая паразитку прежде чем сгореть в самой камере.
Поэтому ЖРД  ракеты ("отсталые" керасинки) обладают не просто большой удельной мощностью, это вообще В ПРИНЦИПЕ предельная, физически достижимая на любых ракетах удельная мощность. ЖРД ракета в этом смысле пиковая, экстримальная, предельная машинай. Круче ни через миллион ни через миллиард лет никогда  не будет.
Не верите?
Значит вы - чмо необразованное. Физически бескультурное. Вы просто не понимаете в каком мире оказались. Таких как вы - тьма. И именно потому что вы такие  дураки вас всегда имеют всякие подонки.
Но вернемся к раткетам. И так. ЖРД развивает такую чудовищную мощность за счет чудовищного расхода топлива. За счет что импульс (mv) он получает больше за счет m чем v.
А на звездолете такого чудовищного расхода топлива нет. У нас там всего 4 кг на 1 кг корабля, если мы говорим об максимальной энергетической эффективности (а теперь ясно что это не только надо соблюдать из экономических но и просто из инженерных соображений!) 
И дело даже не в этом 1 на 4. Даже если бы было 1 к 4 000 это ракету не спасло бы. "Восток" разгоняете до 8 000 км/с, а мы до 30 000 000 км/с. "Восток" отбрасывает массу со скоростью 3 500 м/с а нам нужно где-то 20 000 000 м/с. Вот и смотрите удельную энергию отбрасываемого килограмма массы. У нашего звездолета скорость массы в 5700 раз выше, значит удельная энергия квадратично, в 32 миллиона больше! Какой тут радиатор из выхлопа?

Иными словами. Сливать через выхлоп (как "Восток") паразитку звездолет уже НЕ МОЖЕТ.
Остаются только радиаторы. И закон Стефана-Больцмана.



И какова же их площадь для нашего гипотетического звездолета?
Возьмем идеально черный радиатор с температурой поверхности 1000 К (~700 С,  металл раскаленный до такой температуры светится вишнево-красным. Представили?) Тогда по Стефану-Больцману нам нужен радиатор площадью… 2 594 м2. Если это представить как диска, излучающий двумя сторонами, то диаметр такого диска 825 м.

Представили? Раскаленный до вишнево-красного цвета диск диаметром 0.8 км… И это ЧАСТЬ звездолета общая масса которого… кто помнит? 30 тонн!!!
В 30 тонн нужно впихнуть не только чудо-радиатор, но и  волшебный двигатель,  который каким-то чудом принимает на элементы конструкции лишь 1% от выделяемой двигателем мощности. В 30 тонн надо впихнуть баки, полезную нагрузку, несущую раму, щит… массу всего!
И этот звездолет летит к Барнарде ПОЛЗКОМ. Он летит к ней не на 0.1с, а со средней скоростью 0.05с. То есть наш двигатель  непрерывно работает от начала до конца 120 лет!!! Даже если корабль тормозит по-другому двигатель работает 60 лет!
Мы взяли крайне оптимистические параметры и получили нечто очень напряженное.
Проще говоря. Так как удельная мощность ЛЮБОГО звездолета растет не медленнее чем куб его конечной скорости то ракетный звездолет с повышением скорости его перелета проектировать по крайней мере кубически сложнее. И если для 0,01с  получаться НАПРЯЖЕННЫЕ но вменяемые конструкции, то уже на 0.1с получаются НЕВМЕНЯЕМЫЕ.
Разработчикам приходиться надеятся на некие чудеса. Проекты имеют некие неясные волшебные параметры, на которые приходится наедятся и которые по идее должны спасти концепцию. Но пока не ясно спасут ли?

Пора сделать перерыв?
(продолжение следует)