Двигатель для межзвёздных перелётов

[Андрей Курилов]

Я ВАМ КОМПЕТЕНТНО ГАРАНТИРУЮ, ЧТО ТАКОЙ СЕТИ НИКОГДА НЕ БУДЕТ!

Всё равно раз в неделю придёт неофит и сделает "новый" чудесный вывод, не понимая уравнений энергетического оптимума для ракет. Я с таким сталкиваюсь постоянно. Массовое число 4,68 ?? Бровки полезли на лоб - "это почему так много!?".

[Андрей Курилов]

Всему своё время.

А тебе время идти в оглавление темы и ознакомиться основными положениями и выводами, чтобы не выглядеть идиотом.

[alex_semenov]

Верно.Галактика будет освоена ракетами. Примерно к 7000015 г. н.э. Паруса, баасарды и т.п. интересны, как основа для данного вывода и как тренировка мозгов.

Гм… Мы же говорили о межпланетном парусе (где скорости не выше 100 км/с).
А вдруг у высокоразвитой цивилизации есть энергия перемещаться между звездами со скоростью 0.5с? Тогда эффективность лазерного паруса будет порядка 0.35 (с учетом эффекта Доплера) и он сможет очень даже конкурировать с прочими приводами (особенно учитывая необходимую тут удельную мощность практически недоступную ракетам).
Так что, … еще не вечер.
Ну и еще.
Мы только что говорили о СОЛНЕЧНЫХ парусниках. А на них это все не сильно распространяется.
Поэтому может статься, что именно парусные "клипера галактики"  окажутся самыми ходовыми в межзвездном пространстве.
Кстати, замечу еще одну фразу из работы Мэтлоффа и Малова (которая звучит в конце).

А максимально оптимизированная колония на солнечном парусе должна быть способна покинуть систему красного гиганта со скоростью ~ 0,01с.

Напомню что оптимальная колония от Солнца (желтого карлика) у авторов стартовала на скорости 0,003-0.004с.  То есть на скорости в 2.5-3 раза меньшей. То есть, если парусная колония в духе Малова и Мэтлоффа (с алмазными стропами, сбросом балласта для менее жесткого разгона и прочая ла-ла-ла) запущенная сейчас будет лететь к А. Центавре 1075 лет, то стартовав туда же в момент, когда Солнце станет красным гигантом, полет той же колонии займет всего 430 лет.
Что же касается автомата (который и сейчас будет лететь 350 лет) то красный карлик гигант вообще его "пнет" так что полет займет всего 100 лет!…
Я даже могу представить себе сеть фон-нейманов которые используют именно красных гигантов для построения сети своего распространения...
То есть.
"Я, крымчанка, дочь офицера и скажу вам, что  тут все не так однозначно!" (с)

[alex_semenov]

Последняя моя реплика про сеть фон-нейманов заставила задуматься вот над чем.
Разумеется, красные гиганты - это НЕ ЕДИНСТВЕННЫЕ звезды, которые гораздо удобней для старта солнечного парусника, чем наш относительно ТУСКЛЫЙ желтый карлик.
Есть звезды других классов, более яркие (светимостью более 1 на диаграмме Герцшпрунга — Рассела).



Сразу возникает ряд вопросов.

Какие это звезды? И насколько такие звезды увеличивают скорость перелета того или иного паруса по сравнению с Солнцем? Как это посчитать (оценить)? Можно в качестве опорного парусника взять относительно медленный зонд Мэтлоффа-Малова, который у Солнца разгоняется до 0.012с  (преодолевая 10 св.лет за  840 лет). Насколько быстрее такой зонд можно запустить от других более подходящих звезд?

Далее. Как много таких звезд в Галактике? И можно ли именно на них построить сеть фон-нейманов (то есть использовать эти явно более редкие звезды как опорные точки для рассеивания фон-нейманов по другим более тусклым звездам)?

То есть, обобщая вопросы выше, надо дать ответ на вопрос:

Возможна ли в нашей Галактике сеть расселения высокоразвитых сверхцивилизаций с опорой на световые паруса и редкие мощные естественные источники энергии и какова  будет примерная  скорость такого расселения?

Интересная задача?
По-моему очень!
Очередная интересная задача из задачника "межзвездные путешествия"!
А я думал, что мы все подобные задачи (например, о пикулярной экспансии) в целом уже нашли и решили…
А, нет!
Ну что поехали?
Какие будут предложения?

[Инопланетянин]

Это достойно отдельной темы.

Кстати, если уж разрешать создание новой темы не только лишь всем , то можно именно этот вопрос поставить на премодерацию.

Источники разгона:
Кратные с гравиманёвром.
Кратные с гравиманёвром у нейтронной/белого карлика.
Сверхгиганты.
Источники джетов.

Вроде всё упомянул?

[alex_semenov]

Это достойно отдельной темы.

Может быть... Но я буду скромен.
Вообще говоря, если уж по уму, то тут есть темы посвященные собственно парусам (трактат о парусе, например). И там это было бы уместней. Но учитывая тот бардак что тут твориться с темами, я думаю нет особой разницы. Я бы (по лени) продолжал бы здесь...

Кстати, если уж разрешать создание новой темы не только лишь всем , то можно именно этот вопрос поставить на премодерацию.

Я бы  был страшно недоволен собой, если бы мой "окрик" на кого-то тут подействовал… Все равно это не будет действовать долго. Так смысл на него реагировать (совестливые отреагируют, хотя их то как раз меньше всего касалось)?

Источники разгона:
Кратные с гравиманёвром.
Кратные с гравиманёвром у нейтронной/белого карлика.
Сверхгиганты.
Источники джетов.

Вроде всё упомянул?

Вроде. Но вы взяли слишком широко.
Вообще все правильно.
Давно надо ПРОСЕЯТЬ нашу звездную систему (Галактику) на предмет естественно-природных способов путешествия между звездами. Но, скажем гравиманевр - это отдельная тема. Кстати уже затронутая в свое время Сурдиным. И там очень интересный "объект"  (вы его упустили) - звездные скопления…
А что касается джетов… то я даже не знаю с каким лекалом к ним подходить. Для начала надо хотя бы посчитать ЧАСТОТУ встречаемости таких объектов. Джеты чем плохи? Их мало (гораздо меньше, ведь это черные дыры и притом особые, в двойных системах) во-вторых джеты направлены куда-то, то есть направлений запусков тут мало.
Джеты я бы попридержал для межгалактических кораблей… так сказать…
А вот грав. маневры и световые парусники требуют особого к себе внимания. При этом, если гравманевр Сурдин уже зацепил, то парусники вроде пока никто не трогал. Целина!

[Макс1]

вновь расправляет фотонный парус и устремляется прочь от Солнца. По пути ему помогают набирать скорость лазеры, установленные на его траектории.

Идея лазера, разгоняющего космический летательный аппарат, интересна тем, что не нужно везти горючее на космическом корабле, а оно может находиться на Земле или в космосе недалеко от Земли. В этом случае можно попробовать обойти проблему когда, для того, чтобы создавать мощность длительное время, космический летательный аппарат должен быть заправленным большой массой топлива. Получается, что масса топлива оказывается больше массы полезной нагрузки. И без антивещества эту проблему обойти сложно, если вообще возможно. В случае лазера можно, например, подвести к нему трубопровод с топливом, и само топливо перевозить на корабле не нужно. Но проблемы современных лазеров это низкий КПД и расхождение лазерного луча с расстоянием. Оно меньше, чем у традиционных источников света, но параллельность луча недостаточна для космических расстояний. Лазерный луч может оказаться перекрытым объектами между источником лазерного излучения и летательным аппаратом. С расстоянием эта проблема будет возрастать, а свет частично поглощаться космической пылью и прочими объектами в космосе. Точное наведение луча на аппарат - тоже сложная задача. Проблемой является и обратное движение летательного аппарата к Земле под воздействием лазера с Земли. Но можно попробовать для запуска беспилотных зондов относительно небольшой массы за пределы Солнечной системы с сообщением ускорения порядка нескольких g в течение времени, пока аппарат находится относительно недалеко от Земли. А оппонентов попросил бы вести дискуссию корректно и не мнить себя великими специалистами.

[alex_semenov]

Об оценке приращения (поправки) скорости парусника.
Вот какая мысль (следите и ловите меня за руку если заврусь)

На диаграмме Герцшпрунга - Рассела виден главный для нас отличительный параметр любой звезды от нашего Солнца -  СВЕТИМОСТЬ в единицах светимости солнца. То есть нам нужна формула, которая бы показывала во сколько раз увеличится скорость некого эталонного парусника, запущенного от Солнца (при светимости 1) если светимость звезды будет, скажем 1, 5, 10, 100, 1000…

На самом деле нам нужна не точная формула, а формула "порядка"…
Я бы взял вот эту формулу:



Смотрите. Если светимость больше в L раз (L=1 - это светимость солнца), то это означает что ускорение ac будет в L раз больше. В L раз больше поток света (энергия) на квадратный метр и следовательно соответствующее ускорение ПРОПОРЦИОНАЛЬНО выше. Логично?
То есть. Первая мысль. Конечная скорость будет в корень из L выше.
Но!
Есть подвох. r_s
Это расстояние с которого начинается разгон (в данной формуле оно в a.e.) и чем оно меньше - тем (и существенно) выше конечная скорость. Но как на этот параметр повлияет увеличение L?
Чем определяется это r_s? Тем, какую температуру выдерживают паруса без разрушения. То есть неким ПРЕДЕЛЬНЫМ  потоком энергии на квадратный метр. Если светимость возросла в L раз поток энергии на м2 возрос в L раз. Значит, грубо (это очень грубое рассуждение!) парус надо ОТОДВИНУТЬ от такого светила на такое расстояние, что бы поток энергии сохранился, остался прежним. Во скольок раз надо отодвинуть? L раз? Нет в корень из L. Закон же обратных квадратов!
То есть, если я тут не нахамутал, то скорость возрастает:



Если V0=0.012c, а дистанция 10 св. лет, то есть T0 = 833 года, то:

L=1  ,  V/V0=1 ,   V=0.012c , T=833 лет
L=5  -  V/V0= 1,5, V=0.018c , T=557 лет
L=10-  V/V0= 1,78 V=0,021c , T= 469 лет
L=100 - V/V0= 3,16, V= 0,038 , T= 264 лет
L=1000  - V/V0= 5,62 V=0,067c , T=148 лет поправка! нахомутал, перенося из таблички

Разумеется, тут надо учитывать тонкости огрубления. Мы тут все источники считаем ТОЧЕЧНЫМИ (то есть размеры источника много меньше размера r_s). Но реально это не так. И это может внести свою поправку. Окажется, например, что отодвинуть точку старта надо гораздо дальше чем на корень(L). 

Но точка опоры все же у нас уже появилась. Есть расчет - есть идея!

Все согласны с этой логикой?
Или я где-то грубо лоханулся?

[alex_semenov]

А оппонентов попросил бы вести дискуссию корректно и не мнить себя великими специалистами.

А хотите реально СРАВНИТЬ ваш уровень понимания вопроса с моим?
Я не выделываюсь.
Я просто действительно хочу, чтобы вы поняли  НАСКОЛЬКО может быть глубока пропасть между вами и нами…
Загляните сюда https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,101037.msg2549591.html#msg2549591
Видите там в конце ПРИКРЕПЛЕНЫ два архива?
Это один эксель-файл (не помещался как один архив).
Достаньте архивы, извлеките из них файл расчета и откройте, и попробуйте найти там знакомые буквы (если хотите, найдите ошибки, предложите свои подходы).
Без ложной скромности я вам скажу: подозреваю, что на планете земля вообще не существует более подробного расчета подобной системы.
А то что вы нам тут рассказали - это все текст из МУРЗИЛКИ. И главного вы и ваша "мурзилка" не знаете. На это до нас никто (даже там, на благословенном Западе!) не обратил внимание (я тоже не обратил бы если бы не AlexAV). Это называется страшным словом "доплеровская аберрация". На фоне ее все, что вы перечислили - не стоит даже упоминания.

[Retired]

Без ложной скромности я вам скажу: подозреваю, что на планете земля вообще не существует более подробного расчета подобной системы.
А то что вы нам тут рассказали - это все текст из МУРЗИЛКИ. И главного вы и ваша "мурзилка" не знаете. На это до нас никто (даже там, на благословенном Западе!) не обратил внимание (я тоже не обратил бы если бы не AlexAV). Это называется страшным словом "доплеровская аберрация". На фоне ее все, что вы перечислили - не стоит даже упоминания.

Опять? И я, и другие участники уже неоднократно Вам повторяли очевидную вещь: инженерно создать этот "сказочный" парус - нереально, потому что банальный прочностной расчет показывает его нереализуемость (уверен, что в этих многотомных архивах простого конструктивного расчета нет)

[VimanaPro]

Опять? И я, и другие участники уже неоднократно Вам повторяли очевидную вещь: инженерно создать этот "сказочный" парус - нереально, потому что банальный прочностной расчет показывает его нереализуемость (уверен, что в этих многотомных архивах простого конструктивного расчета нет)

Чо прицепились, пусть излагает, денег же пока не просит.
Вы же прекрасно знаете, что ни один технарь с баблом под устройство с ускорением вдолгую - 10g денег не даст, а упоминание об ускорении в 250 000g вызовет непреодолимое желание окончить беседу

Меня, кстати, до сих пор удивляет, что НИКТО из оптимистов не обратив внимание на эту как бы нано-халяву.
Если
Нано-трубочный перфорированный парус возможен и его рефлективность действительно окажется столь прекрасна,  что парус у Земли будет ускоряться в 10g (да, я понимаю что это слишком круто!!!) и этот парус будет так тугоплавок что его можно опустить на 0.02 а.е. к Солнцу, то между звездами можно летать на шару со скоростью 0.1с!

Хотя бы фантасты взяли бы эту мечту на вооружение!
Кстати, тут никто не вычислил ускорение в момент старта... А оно будет... если у земли 10g, то на 0.02 а.е.  в 2500
 раз больше. То есть 250 000g

[alex_semenov]

Боже! Какие же вы БЕСТОЛОЧИ! Что вы, Гончев, что вы VimanaPro!
Надутые бестолочи!
При всем уважении к вашим там знаниям (в чем-то там "в носу")!
Ну причем тут ДАЖЕ 10g?
О чем речь шла в ссылке? О лазерном парусе? Там нет никаких супер-пупер ускорений. Там доли от g!
Блин, у вас МОЗГОВ не хватает даже это понять?! Где какая концепция и где какие граничные параметры?
"Профессра"!
Вы даже не способны уследить о каких концепциях идет речь и все валите в одну кучу!
Кстати 250 000 я ошибся на порядок. 25 000 (это можно понять прямо из цитаты, но хрен редки…). Но это, простите, совершенно запредельно оптимистическая же идея! И я тут как раз и показал (расчетом на пальцах) где запредельный оптимизм!
Блин!
Ну я просто не знаю как с вами общаться?
Ладно, сидите, я сам открою!

[shuricos]

Все согласны с этой логикой?

Всё логично.
Возьмём старт от Солнца. Пусть наш парус выдерживает только те нагрузки, которые получаются в радиусе 1 а.е.
Если стартовать будем от звезды, у которой светимость в 4 раза выше, то точку старта придётся отодвинуть на "корень из 4 а.е." = 2 а.е.
В обоих случаях корабль получит одинаковое первоначальное ускорение.

Допустим, корабль прошёл 1 а.е.
В первом случае корабль окажется на расстоянии 2 а.е. от звезды, т.е. расстояние увеличится вдвое, а световой поток упадёт в "корень из 2" раз (примерно 1,414 раза).
Во втором случае корабль окажется на расстоянии 3 а.е. от звезды, т.е. расстояние увеличится в 1,5 раза, а световой поток упадёт только в "корень из 1,5" раз (примерно в 1,225 раза).
Вот Вам и разница.

[alex_semenov]

Продолжая идею фон-нейманов Мэтлоффа-Малова (которые в пике ускоряются "всего" ~600g при этом никаких строп и подвешенных грузов там нет ибо нагрузка распределена по поверхности паруса!)

Как видим, у звезд, светимость которых в 100-1000 раз больше, конечная скорость после "выстрела" (с пиковым ускорением 600 g! Почему ускорение НЕ МЕНЯЕТСЯ кто-нибудь понимает? Потому что пиковая тепловая нагрузка у нас СОХРАНЯЕТСЯ а значит и давление света!) получается 0,038-0,067 с для зонда, который у Солнца разгонялся всего до 0.012с!
Прекрасная скорость перелета!!!
Почти идеальная для звездолета!
И заметьте! Только за счет более мощного светила! То есть НАШАРУ!!!

Теперь смотрим какие светила есть и КАК ЧАСТО встречаются в нашей Галактике (помимо диаграммы Герцшпрунга-Рассела на которой видно что гиганты попадают в диапазон светимости 100-1000):

http://www.xenology.info/Xeno/4.4.htm

Тут собственно самое ценное - таблица 4.4.   

Luminosity - это и есть светимость.

Во-первых видим, что существуют звезды класса O5 с феноменальной светимостью 100 000 солнц! И для такого "фонаря" наша формула дает нам скорость... 0,2с!
То есть от такого солнца можно запускать зонды на дистанции до 100 св. лет (время перелета будет 470 лет!).
Но нас интересуют светила со светимостью куда меньше, в 100-1000 солнц. Таких в галактике найдется порядка 1%. Можно сказать так, что L~100 порядка 1% L~ 1000, порядка 0.1%. Так ведь?

Все смотрят таблицу?
Или высокомудро ковыряются в носу?

Достаточно ли такой плотности мощных звезд для сплошной экспансии по Галактике (или хотя бы в окрестностях нашего Солнца)?
Ну?
Мне опять все самом все считать?
Никого идея не впечатлила?
 
Нет, вроде впечатлила.

[Проходящий Кот]

Тоесть с Сириуса лет 300 возвращаться в данной модели ?

[Retired]

оже! Какие же вы БЕСТОЛОЧИ! Что вы, Гончев, что вы VimanaPro!
Надутые бестолочи!
При всем уважении к вашим там знаниям (в чем-то там "в носу")!
Ну причем тут ДАЖЕ 10g?
О чем речь шла в ссылке? О лазерном парусе? Там нет никаких супер-пупер ускорений. Там доли от g!
Блин, у вас МОЗГОВ не хватает даже это понять?! Где какая концепция и где какие граничные параметры?
"Профессра"!
Вы даже не способны уследить о каких концепциях идет речь и все валите в одну кучу!
Кстати 250 000 я ошибся на порядок. 25 000 (это можно понять прямо из цитаты, но хрен редки…). Но это, простите, совершенно запредельно оптимистическая же идея! И я тут как раз и показал (расчетом на пальцах) где запредельный оптимизм!
Блин!
Ну я просто не знаю как с вами общаться?
Ладно, сидите, я сам открою!

Алекс, я уже много раз Вам говорил: буйные эскапады могут произвести неизгладимое впечатление на сисястых блондинок-первокурсниц.  :DНа инженеров и ученых они не действуют ни разу.
Поэтому к делу, поясняю еще раз: во время всего срока своей службы – парус как движитель (и не важно чем он накачивается: Солнцем, лазером или лампочкой Ильича) должен сохранять свой полный раскрыв перпендикулярно вектору тяги. И единственный способ заставить парус это сделать – закрутить его вместе с кораблем. А теперь давайте конкретные цифры: диаметр паруса, угловую скорость и конструкционный материал. А я, так уж и быть, подсчитаю: на сколько порядков разрывное усилие в корне паруса превысит  предел прочности всех известных пленочных материалов.
Только не надо бредить волшебными пленками атомарной толщины, не имеющих собственного удельного веса. Нанотрубку придумали еще 20 лет назад, а вот веревку, равно как и тканое полотно, из нее не сделали и не сделают.  Никогда! Физика –против.

[Проходящий Кот]

Об оценке приращения (поправки) скорости парусника.
Вот какая мысль (следите и ловите меня за руку если заврусь)

На диаграмме Герцшпрунга - Рассела виден главный для нас отличительный параметр любой звезды от нашего Солнца -  СВЕТИМОСТЬ в единицах светимости солнца. То есть нам нужна формула, которая бы показывала во сколько раз увеличится скорость некого эталонного парусника, запущенного от Солнца (при светимости 1) если светимость звезды будет, скажем 1, 5, 10, 100, 1000…

На самом деле нам нужна не точная формула, а формула "порядка"…
Я бы взял вот эту формулу:



Смотрите. Если светимость больше в L раз (L=1 - это светимость солнца), то это означает что ускорение ac будет в L раз больше. В L раз больше поток света (энергия) на квадратный метр и следовательно соответствующее ускорение ПРОПОРЦИОНАЛЬНО выше. Логично?
То есть. Первая мысль. Конечная скорость будет в корень из L выше.
Но!
Есть подвох. r_s
Это расстояние с которого начинается разгон (в данной формуле оно в a.e.) и чем оно меньше - тем (и существенно) выше конечная скорость. Но как на этот параметр повлияет увеличение L?
Чем определяется это r_s? Тем, какую температуру выдерживают паруса без разрушения. То есть неким ПРЕДЕЛЬНЫМ  потоком энергии на квадратный метр. Если светимость возросла в L раз поток энергии на м2 возрос в L раз. Значит, грубо (это очень грубое рассуждение!) парус надо ОТОДВИНУТЬ от такого светила на такое расстояние, что бы поток энергии сохранился, остался прежним. Во скольок раз надо отодвинуть? L раз? Нет в корень из L. Закон же обратных квадратов!
То есть, если я тут не нахамутал, то скорость возрастает:



......

или

[VimanaPro]

Боже! Какие же вы БЕСТОЛОЧИ! Что вы, Гончев, что вы VimanaPro!
Надутые бестолочи!
При всем уважении к вашим там знаниям (в чем-то там "в носу")! ...
Блин, у вас МОЗГОВ не хватает даже это понять?!

Может уже хватит нарушать Правила п.3.1.В, интеллигентный Вы наш ?
Вас ведь никто не называет выжившим из ума старикашкой. Ведите себя прилично, как и подобает носителю галстука. А может под свои идеи Вы уже денег хотите и Вам мешают ? А зачем Вам денег ? Всё равно мегаполису из утопии парусник ни в жисть не запустить. Тогда зачем ? Или звёзды, или в норки-мегаполисы по углам, Вы уж определитесь сначала сами синее или красное, а уж потом охмуряйте прихожан на предмет сбора пожертвований для счастливой жизни на Альфе Центавра через тыщу лет

P.S. @Проходящий Кот
У Вас получается что отношение равно L^1/4

[Проходящий Кот]

Конечно. Но не у меня, а у Семенова.....

procedure TForm1.BitBtn2Click(Sender: TObject);
  var
   ttt,lll,vvv,v0:Real;
begin
  v0:=1;
  ttt:=1000/1.2; // коэффициент пропорциональности
  lll:=StrToFloat(LabeledEdit1.Text);   // светимость звезды
  vvv:=v0*sqrt(Sqrt(LLL));
  LabeledEdit2.Text:=FloatToStr(vvv/ttt); // скорость звездолета
  LabeledEdit3.Text:=FloatToStr(ttt/vvv); // время перелета
end;

[Retired]

Вы же прекрасно знаете, что ни один технарь с баблом под устройство с ускорением вдолгую - 10g денег не даст, а упоминание об ускорении в 250 000g вызовет непреодолимое желание окончить беседу

Не ну в принципе я возьмусь сконструячить центрифугу которая устойчиво даст на плече 250 тыс.жэ. Не такая уж и убойная цифирь, и один лям жэ делали, и на газовой подушке вертеться она будет столетия (пока электричество не кончится), только зачем все это нужно?