Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

Блин! Ну вот ХОЧУ снимать 20 квт/м² у фотопреобразователей и всё!!!!
Блинский бог!!!
 
И тогда вот эта фантазия почти ... срослась в расчётах (чуть пропорции не те, но в целом похоже):



Я уже отказался от мечты 30 000 ватт/кг.
Ладно.
Опустился до 10 000 ватт/кг (мечтать не вредно, вредно не мечтать)
Но и тут я понял - НЕ СОЙДЁТСЯ РАСЧЁТ НИКОГДА!
Ладно. Урежем мечту. До 1000 ватт/кг.
И тут явно всё стало срастаться...  Становиться похожим на правду. Это по-сути последняя, самая маленькая из 8 ступеней которая и входит в систему А Центавра через 600 лет полёта (хрен с ним, не 170 и не 300 лет)...
Но что был это стало реальностью нужно 20 квт/м² у фотопреобразователей!

[alex_semenov]

Не найдут, но совершенно не по той причине - всякие там излюбленные вами "логистические кривые" - просто даже через 500 000 лет никому не придет в голову заиметь дома нейтронную звезду.

Ну почему же?
Я подозреваю что вы под "никто" и "домом" подразумеваете слишком узкий круг персоналиев и понятий.
Вы упорно тут видите живых людей. Так?
Но будут ли люди к тому времени?
А как насчёт сильного ИИ, некого предельного субъекта (или гиперсубъекта), обладающего всеми знаниями и, главное, возможностями целой цивилизации и у которого "домом" может быть, скажем, некая звёздная система? Система звёзд? Скопление?.... Ну мало ли?...
Что меня очаровывает в футуристических рисунках прошлого?



Люди легко представляют себе перемены в машинах и окружающей их механической действительности. Они легко меняют "декорации". Но не действующего героя. Субъекта.  Они СОВЕРШЕННО ОТКАЗЫВАЮТСЯ допустить какие-либо перемены в самих себе.
Люди будущего будут летать аке... на чудо-аппаратах! Это мы можем представить в 188... году. Но вот чтобы дамы были одеты неподобающе? С оголёнными ляжками? Без головного убора?! И что бы кавалер сидел в присутствии дамы? Вы еще скажите, что усы выйдут из моды и джентльмены не смогут курить сигары где им вздумается! Да ЭТОГО НИКОГДА НЕ МОЖЕТ БЫТЬ!!! Таких перемен быть просто не может!
Но именно тут перемены - очень значительные.
И есть основание думать, что это лишь начало. Только цветочки. За технической революцией всегда идёт революция гуманитарная. С серьезным отставанием (на пол фазы перехода).
Люди любят менять мир вокруг себя (как хозяйка обстановку в квартире) но потом им приходится менять и себя под эти перемены. Очень болезненно. И, кстати, не факт что в лучшую сторону.
Фазовый переход от охотников-собирателей к производящей цивилизации (неолитическая революция, революция городов, осевое время, средневековье) в гуманитарном смысле явно был изгнанием из рая. Что, по-сути, и закреплено в Святом Писании. И мечтая о рае, мы всегда мечтаем вернуться в мезолит. И кто знает? От части, может быть это и получится (в чём-то да, в чём-то, конечно же никогда нет). Просто спираль развития слишком широкая  и мы, начав строить города так до сих пор и не сделали одного полного оборота по ней.
А 500 000 лет... Сколько оборотов Разум сделает по спирали за пол миллиона лет? Как он сам при этом изменится?
Кстати, не факт что много (оборотов). Но изменится и сильно - точно. И именно в ближайшие 300-3000-30 000 лет.


Великий смерч, когда воронку вдруг
Образовал поток холодный с тёплым, —
Пузырь быка не вылетит, как стёкла,
Ещё до стёкол по спирали круг.

Марк Мерман. Чингиз-хан

[alex_semenov]

Триста лет назад тоже так говорили. И сто пятьдесят лет назад точно так же.
Одно, возможно даже случайное открытие спишет все теории и все спецы застрелятся в один год.

Не будет такого. Вы воспроизводите ТУХЛЫЙ миф.
Хватить жить иллюзиями раннего Модерна! Мы уже давно в гнилом болоте (прости господи за название) постмодерна!
Никакая из прошлых научных революций не отменила рычаг Архимеда и тот же закон Архимеда.
Каждая новая революция ничего не меняла в старых открытиях и ЗАПРЕТАХ по-сути.
Она только добавляла новые запреты и ограничения.
Ну как можно  это не понимать?
Революции в науке не свергали старые теории и достижения, как вульгарно многие (вы- точно) думают. Они их уточняли и даже делали еще строже. Путь знаний - путь скорби (и разочарований). Поэтому нужно быть стоиком!

[alex_semenov]

Измениться наверняка.... Для этого есть соответствующая тема.

Думаете надо прекращать посторонние разговоры? Только по делу? Ну давайте!  Я согласен!
У вас, например, есть дельное предложение как обеспечить поток электроэнергии в 20 киловатт с метра квадратного термофотоэлементов?
Ну например...
Принудительное охлаждение каким-нибудь газом. Гелием, например. Воздушная вентиляция. Как идея?
Что скажете, коллега?

И нахрена тут продолжать поддерживать флуд про гамма-лазеры? Думаете это по-делу? Хрена там! 

[alex_semenov]

вигаемся со скоростями более 100 км/час.
Летаем на высотах 25-30 км.

Алексей Николаевич, со всем уважением. Идите в жо... с этим вашим оптимизмом! Дурной разговор. Абсолютно. И даже не интересный. Ни о чём! Я всем уже сказал, в подписи написал, что я - "знаниевый фундаменталист". То есть Пёрышник -акбар! (с Ландау-Лифшицем, которых я не угрызу)!!! Я - тупой дуболом. Кретин. Неисправимый! Для чего и пометил себя религиозным знаниевым фундаменталистом. Не надо меня уговаривать верить в ваших дурных богов! У меня есть свой бог. Я не верю ни в какие новые полезные открытия в фундаменте физики до конца этой вселенной. Всё полезное уже открыли. Могу я такое ВЕРОИСПОВЕДЫВАТЬ?
Пока у нас свобода совести и вероисповедания?
Так что - в жо-пу ваш оптимизм! Для него нет никаких аргументов. От слова "совсем" (как и для доказательства истинности моей веры, хотя признаков что моя вера верная - куда больше чем для вашей).
В ЖО-ПУ!
Тем более, что вашь тупой оптимизм (коим заражены миллионы дураков) беспредельно вреден. Он плодит дураков, ждущих манны небесной от науки. Он плодит бездеятельность и глупость. А еще тщетные усилия и беспредельно упёртых фриков от лжефизики, коими тут можно заборы городить. Тен с плетеьню путать до бесконечности...
Дурень (как говорят в/на Украине) думкой богатеет!
Вы плодите тут ДУРНЫЕ НАДЕЖДЫ! Вы - вредоносите тут! Вы отвлекаете от конструктива.
В ЖО-ПУ такое!...
 

[alex_semenov]

Тем временем....
По-утру надев часы...
Я подумал, а собственно, чего я так боюсь радиаторов для фотоэлементов?
Попробовал.
Посчитал размеры, габариты, параметры. Это уже действительно  не просто рисунок, а результат предварительного расчёта. Радиаторы на краях конуса получаются двухсторонними!
И в итоге получилась законченная концепция предельно реалистичного межзвездного зонда (пускать хоть завтра. Дайте денег!).
Конечно, это пока только первая последняя ступень из 8 необходимых. И на самых первых и тяжёлых ступенях надо будет кое-что сделать иначе (для экономии U-235, хочу идеи Острецова тут использовать в полный рост).
Но, лиха беда начало!
Главное. Сама форма подсказала куда и как разместить основную полезную нагрузку зонда. Два огромных телескопа 5 м в диаметре. Мы же собираемся вывести это на орбиту Альфа Центавра и там сближаясь с планетами их подробно рассматривать? Без посадки? На большее наша масса просто не тянет (да и не способны мы сейчас что-то с более сложным заданием реально спроектировать). Ну и связь с Землёй мы конечно же будем осуществлять по широкополосному лазерному каналу связи, используя те же телескопы как обратные.
Конечно, телескопы расположеныт так, что вряд ли получится их оба использовать сразу. Но учитывая рискованность миссии, это тот запас, который карман не тянет. В принципе, каждый можно было бы заточить на какую-нибудь особенность. Я слабо разбираюсь в телескопах. Есть ли смысле делать РАЗНЫЕ зеркала? Или сейчас можно всё наблюдать через одно?
Но это можно обсудить.
Главное инженерное безумие. Соединить две половины зонда через... горячую (раскалённую) зону реактора. Через самую его сердцевину. Разумеется ее придётся охлаждать. Но без охлаждения мы всё равно - никак. И когда я выносил топливо из центра наружу днём раньше, я уже имел эту безумную инженерную идею в голове. Размазать топливо по переферии тонким слоем чтобы светилось, а в центре сделать холодный (охлаждаемый, разумеется) прочный стержень. Так как площадь поверхности у него будет небольшой, охлаждение справится с его защитой.
Да, конструкция получается хрупкая. Ну так, а мы и не собираемся ее сильно нагружать.  Она вся - надутый "мыльный пузырь" как ни крути (вот и не надо ее резко крутить, а плавно и медленно... для чего маршевые ионники расположены так как они расположены. Тут их 4 блока, вынесенных на рычагах. но можно сделать и 6 блоков.)

[alex_semenov]

Примерно так должен выглядеть весь "поезд" из 8-ступеней на старте в 20 000 тонн. Схема - тянущая. Как нормальный поезд (зря ли мы тут занимались поездами?)



С одно стороны, чем короче вся связка, тем легче ею управлять. Но с другой стороны. Кормовые "холодные" радиаторы тянущей ступени оказываются не в одинаковом положении с носовыми. Я сказал что радиатор работает как наружу так и внутрь. Но вставленная следующая ступень будет создавать "тень" для внутреннего радиатора. Это как-то надо решать...
Еще нюанс.
Очевидно что при движении под тягой первой ступени двигатели, скажем 5 ступени или 7 желательно задействовать как маневровые. Для чего надо предусмотреть запас топлива (вряд ли большой). И это не проблема. Но вот энергия... Не пускать же свой спящий реактор. Вопрос вопросов... Бросить высоковольтный кабель вдоль всего состава? Гм...

Еще. Я забыл уточнить что я закладывают тут очень низкий коэффициент автофаговости 20%  (я вообщ хотел от него отказаться для простоты). Мы съедим у старой ступени только самое вкусное и съедобное.



«Смена» 1978 г. №9 (май)
 

[alex_semenov]

Что значит, что при весьма скромной скорости вращения в 1000 км/с с каждого килограмма будет излучаться свыше трёхсот пятидесяти гигаватт

Я быстренько сляпал расчёт в котором задаётся линейная скорость v  и радиус вращения r = 1 м из него автоматом частота вращения об/с.
Заряд q  каждого шара диполя (на кг) я высчитываю из условия равновесия центробежной силы и силы Кулона.
Ну и считаю мощность на радиационное трение по вашей формуле.
Если я ничего не напутал (всё в СИ?) то получается прикольно. Еще при  полутора тысячах оборотов в секунду эта штука начинает слабо, но заметно излучать, уже чуть больше пол ватта.
Но если повысить ей скорость вращения в 10 раз до 16 тысяч оборотов в секунду, радиационное трение создаёт утечку в  590 киловатт!!!!
То есть по-сути полторы тысячи оборотов в минуту это уже и есть предел для такого накопителя по скорости вращения (даже если нам получится добиться нужного заряда на диполе, что на самом деле есть отдельная головная боль).



То есть, то что убило классическую механику (и заставило выдумывать квантовую) убивает и этот чудо-накопитель энергии! Моя чуйка меня не подвела и на этот раз.  Таких чудес не бывает.  Даже более сложных чудес - не бывает. 

[alex_semenov]

Это можно слегка (линейная зависимость против кубической для энергии) исправить, разнеся шары на тысячи километров, но тогда вовсю встанет ранее поднятый мною вопрос "испарения" электронов и разрыва самих шаров электрическими силами.
Высокоёмкие накопители энергии такая штука, не дающаяся в руки.

Да, проблемка еще та! И тут мы тоже остаёмся цивилизацией пружин... Эта статья и мысль хорошо перекликается со статьёй Петра Капицы "Энергия и физика".
И, собственно, "пружинная проблема" очень близкая (является базой) к проблеме ограниченной удельной мощности для любых машин и механизмов.
Это по-сути одна проблема.

Был и у меня проект: Два тора из сверхпроводящей фольги, один внутри другого, в них текут равные и противоположно направленные токи, а так же они имеют равные и разноимённые заряды, так, что электрическое притягивание компенсирует магнитное отталкивание. И в статике это даже работало. А "погубило отца русской демократии" то же, что и не даёт нормально поджечь термоядерную микромишень - неустойчивости.
Причём не всякие - желобковые, винтовые, "змейку" и смещения система держала - а неустойчивость типа "перетяжка".

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

Ещё нюанс.
А вы считали вес той силовой электроники, которая вам сделает из единиц вольт от фотовольтаики мегавольты для ионника?

Ой! И не кажЫть кума!!! 
Думал. Но хотя я в общем-то по образованию электромеханик, но вот всё равно в тонкостях электро-магнитных процессов преобразования не имею нужного чутья. Как говорил Задорнов? Закончил МАИ но до сих пор не знаю почему самолёт летит и крыльями не машет. Так и тут. Насколько лёгким можно сделать трансформатор? А речь ведь по-сути идёт о нём.
По-сути впервые я задумался над тем, что удельная мощность любой системы сильно ограничивается удельной мощностью самого удельно-слабого элемента именно в приложении к ионному космическому кораблю и именно в связи с преобразователями тока.
Вот это вот круглое чудо:

"Электрические межпланетные корабли" К.А. Гильзин, 1970 г. издательство "Наука".
И на странице 323-324 мы читаем вот что:

Другое перспективное направление связано с созданием радиоизотопных генераторов в тех случаях, когда напряжение электрического тока высоко, как,  например, для ионных и, в особенности, коллоидных двигателей. В одном из проектов подобный радиоизотопный генератор мощностью в 500 кВт выполняется в виде двух концентрических металлических сфер (рис. 136). Внутренняя сфера выложенная снаружи полонием-210, излучающим альфа-частицы, а наружная является коллектором этих частиц. Между обеими сферами создается, таким образом, высокая разность потенциалов.



По расчету вес радиоизотопного "горючего" должен составить 14.2 кг, веч внутренней сферы 6.6 кг и наружной всего 33 кг (изготовлена из металлизированной синтетической пленки "майлар"), хотя ее диаметр равен 41.6 м. Общий вес электроракетной установки с этой батареей и ионным двигателем (все последнего 54 кг) должен равняться всего 120 кг, что соответствует удельному весу 0.24 кг/кВт (!). Не удивительно, что в полете к Марсу, рассчитанном автором проекта в качестве примера, установка оказывается выгоднее всех других.
В другом, более консервативном проекте применен аналогичный генератор цилиндрической формы с соосными цилиндрами и церрием-144 в качестве ядерного горючего; удельный вес равен примерно 1,8 кг/кВт (1), т.е. также рекордно мало. Однако создание подобны установок связано со многими нерешенными задачами.

(1)   Astronautics and Aerospace Engineering, X, 1963, стр.52.

0.24 кг/кВт это 4 167 Ватт/кг!

Я очень долго ходил вокруг этого шарика (где-то у меня есть попытка полностью посчитать его) и думал, кудаже тебя... ?  Как тебя перевести с изотопного питания (которое нам на межзвездной трассе не тянет) на полноценное деление? С сохранением уникальной удельной мощности, а?
И главное достоинство этого устройства я считал "неудобное" земным электрикам напряжение генератора Мозли, коим этот шар и является. Напряжение высокое, ток маленький. Но нам то как раз для питания ионных двигателей это и надо. Никаких преобразователей и затрат массы на них!

Я одно время как-то интересовался параметрами стандартных промышленных преобразователей тока/напряжения и был сильно расстроен. Как и лазеры они все упираются в некий предел потока электрической мощности в районе  ~1 квт/кг.  А раз у вас только преобразователь тянет 1 квт/кг, то вся цепочка реактор-генератор-преобразователь-ионник, будут на порядок (примерно) хуже, то есть ~0,1 квт/кг.

Ну на вскидку. Вот типичный преобразователь (тут не важно в каком направлении):



450 Ватт масса 0.95 кг. То есть для народа, бюджетно цена вопроса 450/0.95= 474 ватт/кг. Наверняка, используя качественные материалы, а не ширпотреб можно это поднять в два или даже в три раза. до 1-1.5 ктв/кг. Но тут, думаю, будет "упор" традиционных решений в 2 квт/кг... А нам надо 20 квт/кг минимум. А лучше еще лучше! Это промежуточное звено всего лишь, которое тянет карман! "Трансформатор, который просто гудит!" (с)

Мы уже затрагивали тут эту тему как-то очень давно. И кто-то  меня пробовал убедить, что сделать преобразователь тока в напряжение (назовём это так) с удельной мощностью, скажем 100 квт/кг можно. Просто, мол, никому это не было надо.
Как организовать такой альтернатив-лёгкий трансформатор?
Первая идея. Переменный ток большой частоты (не 50 гц, а 50 кгц). Тогда удельная мощность трансформатора резко повышается. Кстати, к стыду не знаю почему. Не брался за эту идею двумя руками. Но тут проблема - как получить ~50 кгц из постоянного тока? Нужна электроника, которая сама весит и тянет карман (обязательно греется)....

В общем. Я не силён в этом.  Но возникало "детское" желание как-то перекачать большой ток и малое напряжение в малый ток и большое напряжение через некий электро-вакуумный эффект-прибор. Скажем большой ток создаёт постоянное сильное магнитное поле. Вот в этом магнитном поле мы как-то отбираем его энергию в виде слабого тока но высокого напряжения. Что-то типа эффекта Холла или там МГД...
В конце концов можно сделать просто схему мотор-генератор (типа силь-син) но на сверхпроводниках и это по-идее должно снизить массу системы раз в 10 или 100 по-ставнению с "нормой" (1 квт/кг).
Надо думать. И для начала в этом над быть погруженным с головой как инженер.
По-идее, высококачественную энергию преобразовать в другой вид высококачественной энергии вполне можно с очень небольшими потерями (даже можно рассчитывать на мизерные, < 1%). Это не тепловая машина, где мы низкокачественное тепло преобразовываем в высококачественную механическую работу и платим Второму Началу по формуле Карно.  Утечки можно сделать очень небольшими. А значит и удельную мощность преобразователя сделать очень высокой (по-сути потери "на трение" и лимитируют удельную мощность всех таких "машин").
В сущности на этом я когда-то и успокоился, отложив проблему в долгий ящик.
В общем.
Если вы что-нибудь тут дельное предложите, это будет очень здорово! Судя по вашим расчётам в связи с чудо-накопителям вы не слабо должны шарить в этой проблематике!
 

[alex_semenov]

Сейчас подумал...
Наиболее КРАСИВОЕ решение получения сразу нужного тока и напряжения, конечно же было бы ЕСЛИ БЫ мы как-то эту проблему решили прямо... на панели фотоэлементов. Сама она эту проблему и решала бы. Не перекладывая на промежуточный механизм.



Насколько я знаю (поправляйте кто глубже в теме, не всё мне быть тут самым "глубоким"!  ), каждая отдельная ячейка фотопреобразователя даёт что-то 0,05 В напряжение не более. Самое надёжное - соединить все ячейки параллельно. Но тогда мы получим большой ток, с этим ничтожным напряжением со всеми вытекающими (кто работал с сварочным трансформаторам и тягал его кабеля - тот знает проблему что называется в живую).

Омическая мощность (теряемая в цепи) W_q = I²R. Чем больше ток (при том же сопротивлении) тем квадратично больше теряется в проводах на их нагревание. Большой ток - большие потери или толстенные провода.  Почему линии электропередач и делают под очень высокое напряжение? Высокое напряжение? Низкий ток. Низкий ток-ниже омические потери.
В общем. Параллельное соединение ячеек, надёжно, но  не выход (нет в мире совершенства и любая инженерная задача - поиск компромиссов).

Альтернатива крайность - можно было бы соединить ячейки последовательно. Тогда чтобы снять напряжение, скажем, 2000 В, нужно в последовательную цепочку включить 40 000 таких вот ячеек. Тогда нам не понадобятся толстые кабеля и вроде как отвод энергии с панели будет идеальным. Но обрыв хотя бы в одном из последовательно включенных элементов приведёт к отключению всех 40 000 элементов.
Сейчас поступают мудро (как я думаю, не интересовался специально). Соединяют ячейки последовательно-параллельно. Деревом. Сами ячейки соединяют в небольшие последоватеьные группы, скажем по 100 элементов, получив 5 В на выходе, а потом все такие группы соединяют в параллельно на выход получив с выхода хороший ток.
Напомню (кто забыл закон Ома: I =U/R), электрическая мощность сила тока на напряжение:

W = IU

НО! Если наши фотоэлементы будут умными как клетки организма? Они будут "чувствовать" сбойные ячейки и сами как-то их отключать из длинных общих цепочек? Тогда не будет проблемы снять и большое напряжение в киловольты и с наших огромных фотопанелей. Это тем более хорошо, что не понадобятся толстые кабеля. Учитывая, что работать мы собираемся при достаточно высоких температурах (порядка 200 С) сверхпроводники тут не очень и возможны (да невозможны вообе).
Конечно задача такой фоэтэлектронной логистики - недетская. И цена такой панели. Но никто ширпотреб на миссию в 600 лет закупать не будет...
Никто и не обещал что всё будет легко.
Проблема межзвездных перелётов тем и прекрасна, что она ставит перед вашим инженерным умом постоянные и неожиданные вызовы.

[alex_semenov]

И тишина...
 
Ну почему так? Как гов-ни-щем друг в друга кидаться, физику известную свергать, надуваться самомнением и уверенностью в будущих чудесах - толпы гениев тут! И все такие умные! Поучать! 
А как появляется некая мало-мальски контруктивная идея (есть же что обсудить!) - языки в жо-пу и разбежались?
Ну, братцы?
Хорошо где нас нет?
Вот и хорошо что нас там нет?
Может быть и хорошо...
 

Будущее уже здесь. Но не везде и не для всех...
Кстати. Надо взять как девиз проекта... Гм...

*  *   *

Я сам с самого начала относился к этой идее прохладно. Мало кто понимает что я не занимаюсь предельным релятивистским лазерным парусом не потому что я его не ценю или не знаю,а потому что я на текущий момент о нём знаю ПОЧТИ ВСЁ что можно знать. И поэтому я его отложил в сторону как верхнюю границу возможных технологий.  И понимаю что это технология не на завтра, а на послезавтра. Именно из-за технологической сложности (нужны астросооружения, по-сути преобразование малых планетарных тел в энергетическую машину типа "Звезда смерти").
Это техноогия ФИНАЛЬНАЯ.
А сейчас мне интересны технологии "попроще", "подешевле".
Тот же бомболёт - он как раз где-то в середине. Но там масса загадок...
А хотелось бы стать на твёрдую почву.
И сейчас мне интересен и нужен был ГРАНИЧНЫЙ проект снизу. Как некая отправная точка для более смелых промежуточных прожектов. База оценки. Ну и плюс меня захватила НЕХОЖЕННАЯ (как мне кажется) тероия межзвездной ракеты ограниченной по удельной мощности, которую я тут так бурно развиваю. И мне нужно конкретый пример-приложение ее использования!
Такая предельно приземлённая база-проект нужен чтобы измерять степень смелости (не от хотелок дебилов необразованных, извините, но я и о себе в том числе), а от некого реального уровня РЕАЛЬНО ВОЗМОЖНОГО.
Для этого концепция Елистратова подходила больше всего (он с ней и прибежал по-началу сюда). И она меня "засосала".
Хотя он сам (небось прочёл книгу Штерна и загорелся его идеей Ковчега-сеятеля?) подался в более смелые проекты.
Прежде всего.
Цели.
Какие цели мы можем преследовать с имеющимся у нас уровнем технологий? Никаких новые открытия, допустим, нас не ждут.
От слова "совсем".
"Шо маЭмо то мЭмо!" (с)

БОЛЬШОЕ КОСМИЧЕСКОЕ ПУТЕШЕСТВИЕ

Ну вот представьте себе. Через 10-30 лет человечество таки откроет где-то рядом с всеми любимыми красными карликами (очень близко до 10 св. лет) планету с явными признаками жизни.



С вероятность 999 999 на 1 000 000 это будет неразумная жизнь. При этом скорей всего вообще бактериальная.



Но может быть....

 

или...



И встанет перед нами острый вопрос. Надо как-то узнать побольше. По-сути это ключевой вопрос всей оставшейся науки о вселенной теперь. Цена вопроса теперь  резко возросла.
Ну вот повезло дуракам, так повезло.
И что можно сделать?

1. Построить более мощный телескоп и попробовать увидеть больше...



Но мы знаем что много мы не увидим даже в самый совершенный телескоп. Ну очертания континентов при 30 пиксельной картинке... если апертура телескопа будет 300 км...  Скажем построим мы что-то стоящее на Луне...  Ну да, получим хорошие спектры, модель атмосферы. Это - немало. Очень даже! Это по сути 1/2 информации. Но, боюсь, это только создаст больше вопросов чем ответов. Что называется, разовьет аппетит экзобиологов, которых тут появится как грибов после дождя.
Что можно сделать еще?
Я предлагал. Вернее Ганс-2. Ну и я присоединяюсь. Это уже все наперебой предлагают

2 Запустить в облако Оорта зонд-телескоп-наблюдатель, который бы с дистанции более 100 а.е. через гравитационную линзу Солнца создал бы нам более подробное изображение планеты и звёздной системы. Много лучше чем 300 пикселей выше на картинке.
 
Что для этого можно сделать? Можно в Оорте попробовать запустить манёвром Оберта "тяжелый" (порядка 10 тонн) корабль-обсерваторию  на ~100 км/с (извернуться можно попробовать). Но лучшее что я тут вижу, запустить выстрелом от Солнца, манёвром Меттлофа (используя искусственную тень более тяжелого-матки аппарата в 10 тонн) ажурный плоский парусник -телескоп, антенну, глаз (в духе "Старвисп" Форварда) в килограмм-другой массой на скорости..., для начала 500 км/с.  В 150 а.е. он окажется уже через 1,4 года полёта, соответственно в 1000 а.е. он окажется через 14 лет. За это время подтянется и тяжёлая станция, запущенная манёвром Оберта (с возможностями, которых нет у быстрого плоского лёгкого). За эти годы наблюдений, допустим, будет синтезировано подробное изображение объектов у звезды-цели и наша загадочная планета (кстати, это еще та задача! Не всё так просто, объект движется, там всё меняется и синтез будет не так прост, да и само изображение вычленить в гравитационном кольце - задача недетская!) Ну допустим сможем мы за 10 лет усилий потом получить очень хорошие изображение живой планеты....



А что это даст? Что-то даст. Много ума вообразить тут не надо.  Например, мы увидим что это планета-океан (какое разочарование!). Или что-то другое. Представим что на продолжает везти. Там масса континентов и островов! Ну двойник Земли! Получив спектры отдельных частей уже самой планеты мы будем иметь достаточно точные модели... и еще большую кипу вопросов чисто биологических. Так что там за жизнь? Если там континенты
горы, долины, и вроде как там есть леса, поля, луга? Или не никаких лесов? А вообще что-то невообразимое? А что?

Надо лететь и смотреть ближе!

3 Первая (и теперь сомнительная) мысль - запустить флай-бай. Зонд на пролёт мимо цели. Довести технологию солнечного выстрела до предела (есть идеи) и.... дёшево и сердито. 300 граммовый прозрачно-ажурный парус-телескоп-антенна может пролететь через 350 лет сквозь планетную систему.



Можно запустить таких 3 или даже 15. Если технология отработана?
Но что принципиально-нового покажут нам пролётчики? Ну да, среду. Первый межзвёздный (не случайно, а целенаправленно)... Вообще, конечно, много. Но, собственно, ничего особо нового к тому, что уже показал зонд из области Оорта.
Сама по себе пролётная миссия - нонсенс при наличии хороших наблюдательных средств. Это именно "открытие" нашей экзопланетологической эпохи уже наступившего XXI века. В XX никто и не помышлял сначала увидеть (максимально детально) куда летим, а потом лететь. Срабатывала морская привычка прошлого. Плывём "в слепую", "за горизонт". А там - во что уткнёмся, то и будем исследовать. Вся фантастика XX века так это и описывает. И вся она в XXI - устарела одним махом. Да, очаровательно, вечные проблемы остаются... бла-бла-бла... Но реализма там нет и капли. Нет правды жизни! Ретрофутуризм. Сказка. Вся фантастика (за редчайшим исключением) теперь - сказка.
В общем. Флай бай, тот же "Дедал" в XX веке (концептуальный провал!) смотрелся еще хорошо, но теперь...
Хотя другие не согласны.
Обязательно будет спор до хрипоты. И "Дедал" был таков, что можно было перепрофилировать на перелёт (ну в два раза дольше), если его вообще можно было бы создать (в чём есть огромные сомнения).  Сколько будут развиваться наблюдательные проекты, столько флайбалйшики будут их критиковать. Они не будут верить, что попытка взглянуть на чужую планету через  гравлинзу много что-то реально покажет. Скажут что это всё фантазии программистов, обрабатывавших данные!  Они будут как и теперь тыкать и показывать успех "Нового горизонта" с пролётом Плутона (через 18 лет и 6 месяцев с момента запуска!) Мол,  надо тупо взять и мимо пролететь! А эти ваши выкрутасы с нанизыванием отдельных квантов в интерферометрах.... гравлинзы... Сра-ла-мазала, называется!



Мол, надо пускать парусник на 350 лет... И побыстрей! Овчинка будет стоить выделки!

Вы скажете, почему так долго?
Как же проект Мильнера-Хокинга? Там 20-30 лет и... фьют-фьют!!! Дело в шляпе! 
Даже если всё получится это ОЧЕНЬ ДОРОГОЙ пролётник изначально, это буде гипер-пупер-дорогой-флай-бай. Это гора рожает мышь. Вам нужен невероятной мощности лазер-излучатель его запустить (даже если все проблемы будут решены).  Все оценки показывают что подобный излучатель будет стоить тут на Земле,  как колонизация Луны. Если не больше. 
Ну и главное. Все такие вот дорогие и быстрые лазерные мини-паруса или более дешёвые и медленные солнечные будут ТУПИКОМ в технологии полёта.



Так вы сможете "выстрелить" только очень лёгкую (граммы) и плоско-распределённую очень ограниченную полезную нагрузку с чудовищными термическими нагрузками и перегрузками для особо спроектированного автоматического оборудования с ограниченными возможностями. Там на самом деле будет столько реальных проблем... Что на их утряску потребуется лет 100 даже при самых упорных усилиях.
И всё равно. Остановить у цели вы такой звездолёт не сможете (поэтому медленно летящий солнечный парус или группа парусников запущенных "дёшево", выстрелом от Солнца, смогут увидеть за свой пролёт куда больше деталей! Тише едешь - дальше будешь! И цена у них будет на порядки ниже!)
Спорить об всех этих методах наблюдения можно до бесконечности.
Так и будет, подвали нам это счастье в реальности.
Но. Ясное дело. Для того что бы рассмотреть на второй Земле животных и деревья (а вдруг там что-то уже мерещилось нам из Оорта? Ну как "канильи" мерещились Скипарелли и он на более чем век этими "канальями" заразил весь мир)  мы сможем только ПЕРЕЛЕТЕВ к звезде-цели и выйдя на ее орбиту, а потом выйдя на орбиту самой планеты и взглянуть на нее в упор или... может даже высадиться?
И допилить для этого, все эти уже использованные выше хитрые  технологии по-быстрячку нам не получится. Да, это когда-нибудь можно будет сделать но...  До этого еще "по спирали круг". Не тот у нас уровень развития (а может никогда такого не будет).
Так что, для перелёта - начинайте всё с начала!

Пролётные зонды - это особая ниша. Ни в коем случае нельзя от них отказываться. Им найдётся масса применений всегда. В исследовании того же Оорта или Койпера. Но надо знать, что это именно что ниша со своими узкими рамками и пределами.  И применимые тут быстрые и эффективные технологии "выстрела" - тупики. Ничего кроме пролётного полёта тут не сляпать за "разумные деньги" и в приемлемые сроки. Мы же реалисты? То есть за реальные деньги для задачи с реально большем единицы соотношением результат/затраты.

(продолжение следует)

[alex_semenov]

PostAlien, не гоните беса!
Я сам люблю и знаю лазерные паруса (и даже солнечные Метлоффа, что вообще кроме меня тут не педалирует). Но эта технология выглядит "на растоянии вытянутой руки" ТОЛЬКО в варианте выстрела (огромные ускорения 400 g - 30 000 g) c сответстующими массами (от кг до граммов) и соответствующей нагрузкой (размазанные камеры, передатчики, генераторы тока, ИИ) по повехности нано-паруса.
ВСЕ!
Попытка же промасштабировать это для ПЕРЕЛЁТА - не в этой жизни. Да, стропы, но это сразу резко ниже ускорение и всё "очарование" рассыпается! Я вам заявляю официально! Да, всё верно. Магнитный парашют, стропы, бла-бла-бла... Это всё ФИЗИЧЕСКИ возможно, но возможно НЕ В ЭТОЙ ЖИЗНИ.  Понимаете?
На чём "паразитирует" Любин? На очень короткой фокусной дистанции и сверхускореии (надеясь на сверхотражение). И так можно запустить только плоскую "нано" нагрузку на пролётную траекторию. И БОЛЬШЕ НИЧЕГО! Развития у этого больше нет.
Присобачь стропы, увелить чуть-чуть массу - всё возрастёт на порядки и попросится за пределы Земли. Буквально!
И еще раз говорю. Вот если они сейчас все скопом сядут и будут трудиться не отрываясь, то что-то у них начнёт выходить лет через 100. Ну ладно 50. И им хрен еще дадут на Земле построить такую прожорливо-дорогую байду как они мечтают.
А развить это вот как как вы предлагаете, по быстрячку еще навесить и магнитный парашют... Это... У меня нет слов. Ну не вписывается эта технология (вся необходимая сумма технологий) ни в сегодня ни в завтра. Только на послезавтра. Даже у Форварда в "Мир Роша" это всё смотрелось для цивилизации, которая рейсовыми автобусами мотается на Меркурий и обратно!  Полноценный лазерный привод с перелётом - это для очень богатых и развитых космических цивилизаций. Мы - не такая. Нам до этого еще лет 300 или 500 минимум. А то и 1000 (учитывая нашу склонность впадать в тёмные века)!  Всё.

[alex_semenov]

Серьёзно? Почему?

Потому что НОРМАЛЬНОЕ ускорение - это сразу в световой год дистанция разгона, то есть фокусное расстояние, требубующее не как у Любина 20-40 км апертуры  излучателя, а все 1000  км! И это всё равно уже астросооружение. Кто его будет сооружать?
Я тут обсуждал сооружение в виде теневого щита от Солнца для регулирования климата на Земле. Ну и? Хоть одна падла тут на меня посмотрела как на нормального? Я выглядел полным придурком-фантазёром!
Так что не начинайте. Не сможете вы "по быстрячку" пулю из гов-на под названием Breakthrough Starshot  развить в что-то по-настоящему способное перелететь межзвездную пропасть, а не просто через нее просвистеть как фанера над Парижем...
Да, если они смогут это сделать, они покажут ПЕРСПЕКТИВНОСТЬ технологии. Но именно потому что это ультимативная (окончательная) техногия выходящая на релятивистские скоростях (и только там она показывает себя в полный рост), вы не сможете ее получить сразу и с ходу здесь и сейчас. Это как для экспедиции Колумба пытаться построить  пароход... нет не пароход, а даже транатлантический самолёт.

[alex_semenov]

Конструкционные детали, например.

Я вам уже сказал. Лазерный парус - это ПОЛ технологии. Он не умеет тормозить. Значит даже если вы преодолеете все трудности, у вас нет полноценной технологии для перелёта. Это вы так взяли и легко преставили магнитный парашют. А это целая эпоха еще развития. Бедному жениться - ночь коротка.
Нет.
Я никогда не соглашусь что перелёт на лазерном парусе это технология "протянутой руки". Вот сейчас сесть, быстренько где надо напильником допилить и полетели. Все кто такую бредятину пишут - пишут БРЕДЯТИНУ. И мой любимый Форвард в 1990-м написал именно бредятину, как ему хотелось.
Обсуждать технические детали я не хочу, потому что мы их уже 10 раз обсудили и увидели все неясности и затыки в них.
Там везде начать и кончить.
И если вы поставите себе задачу создать реалистичный звездолёт за 50 лет (а речь тут у меня идёт именно об этом) - то высшая глупость пытаться допилить еще толком не попробованный проект Любина!  Пусть у него хоть что-то получится за 50-70 лет, тогда можно будет еще обсуждать как это отмасштабировать и то я не вижу дешёвых подходов. Цивилизация всецело расположенная на Земле просто не способна на такие быстрые перелёты. А лазерный парус - это именно быстрые перелёты.

[alex_semenov]

А зачем нам НОРМАЛЬНОЕ ускорение? Что мешает использовать НЕнормальное. Я знаю, что Любину нужно 30 000 g. Я просто не вижу в этом проблемы.

Стропы и ПН в гондоле под стропами при 30 000 g?
Вы в своём уме?

Вот тут Мэтлофф и Малов считают АЛМАЗНЫЕ (чудо) стропы к гондоле солнечного паруса  для "выстрела от солнца"

https://go2starss.narod.ru/pub/E029_MMKG.html

смотрели? Пиковое ускорение там до 40g. При самых чудесных стропах!

[alex_semenov]

Да. Я это уже считал. Нагрузка там приемлемая даже для современных материалов. Длина стропп же всего-то несколько метров, а не как у Форварда – сотен километров.

А как длина связана с нагрузкой?

[alex_semenov]

Смотрел. Они им нужны, так как размер солнечного паруса Мэтлоффа – это минимум километры. Многие километры. А парус любина – метры. Вы понимание, что стропы рвут не же, а паскали?

Конечно. И?

[alex_semenov]

А как длина связана с нагрузкой?

И вы кого-то вините, в том что Пёрышкина не читали...

Да ладно уж вам. Вы хотите сказать, что у Метлофаа стропы рвуться, потому что на стропах висит не только гондола с полезной нагрузкой умноженная на ускорение но и сама масса строп, умноженная на ускорение? И поэтому слишком длинные стропы много не держат? Потому что им приходится тянуть еще и себя? Ну и во сколько раз это меняет ситуацию длинных или коротких строп? Разы, но не порядки!

Как видим, планету-подарок еще не открыли, а споры уже заварились жаркие. А что будет если откроют? 

[alex_semenov]

Так. Параметры зонда. Массы ПН вместе со стропами – 1 грамм. Масса паруса – 1 грамм. Масса Пн без стропп ‐ 845 мг. Общая масса – 2 грамма. Ускорение – 300 000 метров в секунду за секунду. Нагрузка на стропы – 300 ньютонов. Прочность стропп – 8 гигапаскалей. Это современное углеволокно. Плотность стропп – 1 820 кг на кубический метр. Площадь сечения стропп – 3,75 × 10^(–8) м². Предположим, что она постоянная, хотя это не оптимально. Площадь паруса – 16 м². Парус круглый. Радиус паруса – ≈2,26 м. Длина стропп – 2,26 м. Масса строп – ≈155 миллиграмм.

Блин. Голубчик. PostAlien, со всем уважением, мозги мне не... Вы мне КИЛОГРАММЫ подвесьте к так разгоняемому парусу! А лучше 5 тонн. Не меньше. Ну ладно 2 тонны полезной нагрузки. Это тоже - курам на смех на самом деле, но хоть такую полезную нагрузку доставьте мне до цели (для начала - разгоните)!
Кстати как эти стропы будут работать при той АДОВОЙ температуре, которая возникнет в столь мощном разгонном лазерном потоке?


Бложа выдерживает при прыжке 100g



Но это не значит что слон сможет так же. Даже собака погибнет!

[alex_semenov]

А НЕ НУЖНЫ нам килограммы. Нам и энергии на их разгон не хватит. Мы здесь именно ГРАММЫ разгоняем. В это смысл проекта. И я утверждаю, что эти граммы и затормозить можно. А стропы покрыть этим материалом – толщина 450 нм, коэффициент отражения 99,999%.

Хорошо. Я понял ВАШУ ФИЛОСОФИЮ... Она не ваша, вижу ее педалируют многие. Но не суть.
И так. Нано-зонд.
Это то на что плевался Штерн со страшной силой! И я (стареем?) присоединился.
Какая минимальная масса по-вашему может быть у исследовательского ПЕРЕ-лётного зонда, который выйдет на орбиту Звезды, найдёт планету, сделает как-то манёвр сближения и потом выйдет на ее орбиту что бы направить все свои нано-глаза (и какая там будет апертура, разрешение) на всё что под ней расстилается?
Моя вторая часть была как раз о американских спутниках шпионах и их разрешении. Сможет ли эта ваша нано-пендюрка массой в граммы увидеть на поверхности планеты деревья? животных? ... И всё это заснять и передать на Землю?

Сколько минимум грамм это всё будет весить, ... "сестра"?! Имя граммы  сестра, имя граммы!!!!

Если увеличить массу ПН, то при равном соотношении массы ПН и массы стропп, их масса тоже вырастет в тысячу раз. При постоянной длине стропп при тысячекратном увеличении их массы тысячекратно же вырастет площадь сечения и допустимая нагрузка. Это компенсирует тысячекратно возросшую нагрузку (при постоянном ускорении). Но вот если мы ещё в тысячу раз увеличим площадь паруса, тогда нам придётся в 31,7 раз увеличить длину стропп. И тогда на будет не хватать либо массы либо прочности. Нужно будет либо увеличивать долю массы строп, либо снижать ускорение, либо брать алмазные строппы.

То есть уже при килограммовой нагрузке стропы 30 000 g никак не выдержат?
Что я и имел ввиду.
Но тогда вы ограничены по массе, насколько я понимаю, граммами.
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 Любин идёт своим путём. Я понимаю его замысле. И этот путь упирается в сколько грамм?

СКОЛЬКО ГРАММ - ПРЕДЕЛЬНЫЙ МАССЫ при 30 000g?