Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

Я же вам предлагал конструкцию бомбы в которой ренген просто в большом количестве не появляеться.

Гм... как-то не верится что ваша конструкция реальна. Трмоядерная бомба, которая еще взрывается буквально надута фотонным газом. Это сама суть ее работы, механизма сгорания. А утечка - это уже бегство фотонного газа из объема выгоревшей бомбы через поверхность сферы.

[alex_semenov]

А кто-нибудь считал энергетику, потребную для солнечного паруса, который разгоняется уф(?) лазерами, питающимися от солнечных батарей на близкой к солнцу орбите?

Да. Я считал. Много раз.

Но я не первый.
Первый был Роберт Форвард. Это его идея. 1962-й (кажется) год,
В 1966-м ее независимо предложил  Г. Маркс (из стран соцлагеря). Но он делал упор на рентген.
Третий соавтор идеи - Фримен Дайсон (куда без него!). В 70-х он где-то (чуть ли не кулуарах какой-то конференции) предложил использовать радиопарус. Сетку, отражающую направленный луч мазера. Свои расчеты "на салфетке" он позже передал Форварду и из них и родился его доклад о "Starwisp" 1985-года.
Наиболее известное исследование в этой области датируется 1984-м годом. R. L. Forward, "Roundtrip Interstellar Travel Using Laser-Pushed lightsails
http://path-2.narod.ru/design/base_e/rit-1.pdf
Его статья о "Звездной дымке"
http://path-2.narod.ru/design/base_e/starwisp.pdf
В 90-х вопрос исследовался разными авторами. Наиболее известен Лэндис. Есть перевод его работы. Наверное вам она подойдет больше всего.
"Малый межзвездный зонд, разгоняемый лазером"
http://go2starss.narod.ru/pub/E002_LSIP.html
За одно посмотрите вот эту очень "диетическую" статью
http://go2starss.narod.ru/pub/E001_FBPPS.html
Ну и еще можно посмотреть такой проект Джонса:
http://go2starss.narod.ru/pub/E008_DSH.html

Самая свежая из содержательных работ по лазерным парусам написана Фрисби в 2004 году. В сети ее та просто не взять. Есть у меня. Опять же на английском. Но там речь идет об очень тяжелом корабле. Кстати Фрисби рекомендовал гигантскую конструкцию собирающую свет разместить возле Земли.
Знаете почему?
Когда я прочел - был потрясен.
Тогда никто не сможет из нее пульнуть по Земле. Действительно, у такой конструкции слишком большое фокусное расстояние и близко она концентрировать кошмарный луч не сможет.

По просто парусам (солнечным) у меня есть пока два содержательных перевода:
http://go2starss.narod.ru/pub/E029_MMKG.html
http://go2starss.narod.ru/pub/E32_UTSS.html

Интуитивно кажется, что это самое технологически реальное для автоматического межзвездного зонда, которому не нужно возвращаться: батареи сейчас научились штамповать достаточно дешево, а если еще и делать их сразу на меркурии, и запускать на орбиту вокруг него (или вокруг солнца) в электрокатапульте, может совсем дешево и реально получится.

Вообще тот все это глубоко проработано на Западе в конце XX века. Тот же Форвард описал подобную систему у Меркурия очень подробно в своем фантастическом романе "Мир Роша" Rocheworld (на русский не переводился).
Еще есть "станция Кларка" которая упоминается здесь: http://go2starss.narod.ru/pub/E007_FSN.html

Не нужно строить добывающие фабрики изотопов гелия на Юпитире, и непонятным образом запускать это на орбиту, сквозь радиационные пояса, не нужно мучаться с управляемым термоядерным синтезом или взрывным, как для "Дедала"...

Вообще говоря не все так просто. Все гораздо глубже и интересней.
Можно поерничать?
А насколько глубоко леди интересуется вопросом?
Почему я так ерничаю?
Тут носится толпа "мальчиков"-космонавтов (прыщавых ботанов), которым я уже сто раз все это рассказывал. Но они не очень то хавают. Они - ракетчики. Им нужно чтобы дым "из зада" шел.
И вдруг кто-то интересуется моими любимыми парусами! Лазерными!
И при том леди!
Ну как тут не начнешь ерничать?
 

[alex_semenov]

у нее полузабытое физмат образование ну и... общий интерес к вопросу, и Мечта (как, наверное, у всех на этом форуме).

Прекрасно! Тогда можно "без дураков".
Но именно сейчас я должен бросить все и бежать поздравлять своих детей с годовщиной свадьбы.
Так что чуть позже. Ладно?

[alex_semenov]

Господя.   Элементарно решается.

Простите,  но это несерьезно!
Вам уже ответили:

И будет УИ в районе 3000 секунд, как у абляционных взрыволетов. А нам надо хотя бы 60 000 (чтобы до 1000-1500 км/с разогнаться хотя бы)

Вы видимо не отдаете себе отчета с каким физическим явлением "в лице" атомной (водородной) бомбы вы имеете дело. Там идут такие процессы, где наша обыденная интуиция НЕ РАБОТАЕТ.
Процессы в атомной бомбе это  магия, которую понять можно только опираясь на кабалистику физических формул.
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.

[alex_semenov]

Гм... как-то не верится что ваша конструкция реальна. Трмоядерная бомба, которая еще взрывается буквально надута фотонным газом. Это сама суть ее работы, механизма сгорания.

Ну смотрите, мишень в УТС подбираеться с такой массой чтобы образовавшиеся в результате реакции альфачастицы не смогли вылететь из мишени не потеряв значительную часть своей энергии. Это нужно для зажигания топлива. Вы наверное знаете что проникающие способности частицы зависят от ее энергии, скорости, и заряда ядра. Так вот проникающая способность 14 мэвного протона значительно превосходит, таковую у 3,5 мэвной альфа-частицы. Поэтому если толщина термоядерной смеси не слишком большая такие протоны покидают бомбу практически не теряя своей энергии. Минус такой бомбы малая мощность, вследствии ограничения на толщину заряда.

Допустим. Вы можете РАССЧИТАТЬ такое устройство? Насколько я понимаю, нужно провисти НИОКР чтобы опираться на вашу идею хоть в малой мере.  В противном случае ваш проект НИЧЕМ НЕ РЕАЛИСТИЧНЕЙ ЛТС. Напротив. Там  уже проделана огромная работа, масса исследваний, хотя результатнеутешительный. Пока там гора родила мыш. А ваша волшебная бомба - вообще фигура ума, не более. А я взрыволет пытаюсь развивать именно как звездолет почти предельного скептицизма. Абсолютная физическая приземленность, технический презантизм. Потому что термоядерные бомбы - единственный пока РЕАЛЬНЫЙ источник термоядерной энергии.

[alex_semenov]

Кроме того. НИКАКОГО гелия-3!

Гелий-3 можно получать на борту из лития-6 вообще-то.

О нет! Моя интуиция мне подсказывает что это путь в никуда.
Да и нафик тот гений-3 нужен в бомбах?!!!
Тут же это вроде уже закрыли. Раньше я думал что Дейтеридлития будет давать 80% энергии в виде нейтронов и собирался ее отбирать специальным бланкетом, который снизит удельную мощность заряда. А оказывается - это все ненадо! Литий-6 сожрет почти все нейтроны и вся энергия и так будет в виде фотонного газа. В общем, забудьте об этой экзотике! Смысла в ней - никакого.

По поводу вибраций - проблема в том, что сопло (кольцо) у нас является как раз обитаемым же отсеком. Проводник намотан на тор. И именно на (сверх или не очень)проводимое кольцо впервую очередь ляжет удар.

Не совсем так. Это кольца и будут РВАТЬ тор под собой. Плазма раздуется и вытеснит поле колец. Магнитное кольцо в результате испытают импульсную нагрузку. Но это НЕ кольцо испытает удар молотом. Это само кольцо и будет молотом.  Есть различие! Подумайте!

Возможно следует сделать кольцо магнитного сопла отдельным от тора и растяжимым. А обитаемый тор через радиальные рекуператоры мехколебаний крепить к этому кольцу.

Я думал. На самом деле что-то из этой идее и может и надо взять. Но опять таки. Глупо развивать эту концепцию ДАЛЬШЕ не решив главный вопрос- как перекачать свет в плазму.

[alex_semenov]

А вам, сударь, больше нравится когда в задницу лучик лазерный светит? Или поток ионов?

Почему нравится? Свобода - осознанная необходимость. Я просто ЗНАЮ, что подобный вариант БЕЗАЛЬТЕРНАТИВЕН для определенного класса задач.
Только глупцы думают, что у них есть какая-то свобода выбора тут. Посмотрите на современные пассажирские самолеты. Или автомобили. Почему разные машины от разных производителей как однояйцовые близнецы? Как вы думаете, конструкторами этих машин двигали их предпочтения?

[alex_semenov]

Конечно Тогда и я Вас тоже поздравляю

Спасибо. Хотя  это ведь не моя  годовщина… У меня в следующем году аж 25 лет… И не заметил как пролетели! Ужас!  И самое смешное: я к браку всегда относился настороженно,  как к Пути, который нужно идти не ожидая от него какого-то надутого дураками "счастья". Возможно поэтому мой брак (тьфу-тьфу-тьфу) и оказался, по сути идеальным, счастливым? Человек всегда получает то, чего он не просил, не ждал.
Знаете какой побочный эффект от этого? Я могу сейчас более-менее НЕПРЕДВЗЯТО смотреть на институт брака и открыто говорить что семья - пережиток патриархального мира. Очень злая мысль. Очень подрывная.  Человек несчастный в браке или не имевший его просто НЕ ИМЕЕТ ПРАВА так говорить (несчастный просто озлоблен, не имевший - все еще витает в дурацких мечтах). Он просто не знает что такое нормальная семья ОБЪЕКТИВНО. Но это все - оффтоп тут.

Тут носится толпа "мальчиков"-космонавтов (прыщавых ботанов), которым я уже сто раз все это рассказывал. Но они не очень то хавают. Они - ракетчики. Им нужно чтобы дым "из зада" шел.

А вам, сударь, больше нравится когда в задницу лучик лазерный светит? Или поток ионов?

Мне лично нравится именно так.   Идея невероятно красива. Мне сейчас реактивный способ перемещения в космосе вообще кажется тупиком.

Писец пришел ко всем нашим светлым надеждам...
Кстати, путать реактивный и ракетный - это смертный грех.

Ага!
То есть, помимо леди Полночь, у меня собирается  тут небольшая, но неравнодушная аудитория… Может тогда подождем пока подтянется народец еще?

[alex_semenov]

Мне думается, что сажать тысячи людей на вибратор - негуманно

Зато назидательно.

Задача не имеет решения, если не учесть интересов отлетевших.
Базовый принцип - отлетающие должны иметь качество жизни не ниже, чем остающиеся.
Другие соображения (здесь я уже упоминал) определяют верхний потолок длительности перелета - 200 лет.

Вы, кстати читали коротенькую повесть (или длинный рассказ) Лазаревича "Звездолет-1"?
Есть аудиокнига.
http://nnm.ru/blogs/mikel67/aleksandr-lazarevich-zvezdolet-1-cherv-1992-god-knyaz-tmy-audiokniga/
Приятно удивлен!
Там как раз есть по вашему тезису. Хотя произведение скорей памфлет на СССР. Но там есть и россыпь "боковых" интересных "месседжей".

Лазаревич очень качесвенный писатель ("Сеть нанотех", "Технокосм"). Хороший. Но к сожалению не гениальный. Писал бы о чем попроще - ценился. Но он ведь лезет в бессмертные. Писать против ветра хорошо нельзя. Надо гениально или никак. Он  так и не усек, что его темы, месседжи (кстати явно недоведенные до ума) просто не влезают в старые формы писания фантастики. Но на фоне остальной посредственности он - положительное явление. Хотя по-своему трагическое. Его фантастика выглядит просто нудотиной. К сожалению... 

[alex_semenov]

Я могу сейчас более-менее НЕПРЕДВЗЯТО смотреть на институт брака и открыто говорить что семья - пережиток патриархального мира. Очень злая мысль. Очень подрывная. 

Нет, мысль очень мужская и очень патриархальная: что Вы. . . 

Полночь, не спешите разочаровывать меня в моих иллюзиях на ваш счет!
Вы так активно вцепились в эту мою реплику, что я шокирован!
 
Нет, я ожидал что реплика будет замечена. Но так?!!!

Оффтоп, конечно, да и ругаться с Вами совсем не хочется. Давайте закроем эту тему?

Давайте, конечно! Я не хочу ругаться!
Упаси бог!
Но как мужик-кабель хочу сказать вот что. Не УНИЖАЙТЕ меня слишком простыми объяснениями моих взглядов и мотивов.  Как вам вообще такой бред мог прийти в голову? Все гораздо сложнее чем вы объясняете! Я действительно похотливый самец. Разумеется! А кто же я?
Но предрекая неизбежную гибель семьи,  я подхожу исключительно с точки зрения динамики цивилизации. Уже этого достаточно. Что бы это понять человеческим самцом для этого быть не обязательно. Можно быть и разумной улиткой с какого-нибудь Бетельгейзе. Улиткой даже лучше.

Кстати, раз вы так резко отреагировали…
Пардон, за нескромный вопрос, а  насколько вы ОБРАЗОВАНЫ в области отношений мужчани-женщина? Знакомы ли с теоретическим фундаментом?
Читали ли вы следующие книги:
Докинз, "Эгоистичный ген"
Протопопов: "Трактат о любви, как его понимает жуткий зануда".



? ? ?
Докинз - это слишком издалека. Но хотя бы последний труд вам должен быть знаком? Это куда ближе к практике!

[alex_semenov]

Ага, уже читал. Да, неплохо, было бы покороче - совсем хорошо было бы.

Да нет, как раз "Звездолет-1"  у него, на мой взгляд очень сбалансирован. И я даже могу объяснить почему получилось куда лучше чем в его больших книгах. У него там нет ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ героев. Там нет борьбы добра со злом (как во всех остальных его книгах). Тут есть борьба зла со злом или добра с добром. Как вы сами решите. "Все сволочи, всех жалко!"
Это СРАЗУ резко поднимает планку писателя.

Аудиокниг не читаю и водку на хлеб не мажу. Но за наводку спасибо, скачал текст, сейчас почитаю...

Пожалуйста!
А почему аудиокниги слушать некрасиво?
И откуда это у нас такие твердые принципы? Не из детского ли садика?
В советском детском садике самые лучшие детки читали сами, а похуже все еще просили чтобы им почитал вслух воспитатель…
Я попал в точку? Или вы не задумывались вообще?
Но то что читать глазами (и быстрее остальных!) у советского человека "в крови", высшая нелепая доблесть - это неоспоримо.
А я лично НЕ СТАНУ ЛОМАТЬ ГЛАЗА о художественную литературу. Есть аудиокнига? Буду слушать.
Разучиться читать не боюсь ибо читаю много нехудожественной и все с монитора.
Так что другая эпоха - другие принципы.

В любом случае - это вопрос ПН, а не ДУ.

Да, разумеется. Но у вас была реплика про то что экипаж должен чувствовть себя не хуже тех кто остался на Земле. А тут как раз показана ситуация когда все наоборот. И в полет позвала и в полете вела первопроходцев именно ЗАВИСТЬ экипажа к землянам. Я потому и вспомнил.

[alex_semenov]

А почему аудиокниги слушать некрасиво?

Это только ко мне относится, другие - как хотят. Я на слух вообще плохо воспринимаю.

А, да, понимаю. Я так с числами. Пока не увижу - не воспринимаю.

Надуманная ситуация, автору для сюжета понадобилась. Борьба за ресурсы - это
экстраполяция ситуации прошлого века на век следующий.

Ну надо сделать поправку на то что написано в 1985-м году. Это вообще памфлет на СССР, как я понял. Антисоветчина!

Тем приятней удивление! Не знаю, но мне рассказ понравился. Возможно потому что я от Лазаревича не ждал такой иронии? Он обычно как раз проповедует. Белое у него белое, черное - черное.

[alex_semenov]

Нет, я не читала эти книги, и в психологии у меня достаточно поверхностное образование (хотя Карнеги, например, читала)

Карнеги - жалкий поденьщик! Он не психолог.  Даже не ученый. Он - торгаш. Настоятельно рекомендую Протопопова (кстати картинку в комменте лучше выбрасывать. Плохой тон ее повторять).
Все, закончили с семьей здесь. Хотя я давно хочу тут (в этом разделе) развернуть серьезную дискуссию о футурологии семьи и брака...  Но как-то повода не было...

Кстати, а разговор о лазерных парусах вам все еще интересен? Или я неуклюже развеял "очарование момента"?

[alex_semenov]

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?

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.



То есть, Эффективность лазерной системе выражается в конечной скорости корабля в скоростях света.
Если вы разгояете парус до 0.01с, в энергию паруса превращается только 1% энергии, излученной лазером. Если до 0.1с уже 10%.  Если до 0.5с ~50%.
На самом деле тут нужно еще учесть доплеровский эффект. До 0.1с он почти незаметен но потом начинает быстро загибать прямую вниз и если v/c при v=1 будет 1, то с учетом доплеровского эффекта график упрется строго в 0.5. Как у зенгеровской фотонной ракеты.
На скорости 0.5с эффективность составит где-то 0.35 (кажется).

Для сравнения. Эффективность ракетного движителя, как не странно может быть сколь угодно близко к 1. Но это особый движитель с переменной скоростью истечения. Если же у вас скорость истечения рабочей массы из сопла ракеты фиксирована (что естественно для всех ракет) но вы ее можете подбирать произвольно (конструируя двигатель), то кривая эффективности такой ракеты описывается отношением опять же кинетической энергии пустого корабля на скорости v к всей кинетической энергии отброшенной ракетой массы на скорости истечения u



Тут использована формула Циолковского. Опять же сплошная классическая механика.
Формулу можно упростить приняв v за 1.



Если мы построим график, то увидим явно выраженный экстремум, максимум. И соответствует он случаю когда u составялет 0,6275004…  от конечной скорости v.
И это максимум эффективности ракетного движетеля составляет 0,6476102… (если интересно то при массовом числе 3,921554728

То есть. Если вы побеспокоитесь об эффективности ракетного движетеля то вы можете для ЛЮБОЙ скорости полета добиться эффективности движителя примерно 0.65!
Сравните это с эффективностью паруса!
Он даже на скорости света только приближается к 0.5! А на "нормальных" скоростях  0.05с - 0.25с он ну явно хуже по эффективности!!!

То есть, пользуясь лазерным парусом вы используете движитель, который в основном нагревает космос, повышает энтропию вселенной, а не разгоняет ваш звездолет.

То есть идеальный парус ну явно хуже идеальной ракеты. Всегда и везде.

Но, что случиться если мы привнесем реализм? Потери на движителе не единственные потери в системе движителя. Вообще говоря общая эффективность каждого движителя описывается как произведение i частных эффективностей:



Например у ракеты. Первая эффективность - эффективность выгорания топлива. Скажем при ЛТС вряд ли получится выжечь более 30% топлива. Остальное будет мертвым рабочим телом (в лучшем случае). Далее, не вся выделившаяся при сгорании топлива энергия (скажем гелия-3 плюс дейтерий) превратиться к кинетическую энергию заряженной плазмы. Часть уйдет как рентген, часть как энергия нейтронов ну и так далее.
Но и заряженная плазма движется хаотически а что бы она стала той самой струей, ее надо собрать, направить соплом или зеркалом. И у этого процесса тоже есть своя плата. У хорошего сопла эффективность 0.75. И вот после этого мы уже можем умножать на те самые 0.65 и получать общую (в первом приближении) эффективность данного привода.
Например для термоядерной ракеты:

0.3*0.8*0.75*0.65 =0,117

Что будет с лазерным парусом? Там свои потери. Зеркало не идеальное. Оно поглощает порядка 4%. Значит первый коэффициент 0.96. Далее, при самой крутой оптической системе на парусе собирается только первый ноль Эйри. Это 84%. Далее, сам излучатель (лазер) имеет какую-то эффективность (и как правило очень низкую пока. Но предположим лазеры на свободных электронах и заложим 0.65. Но на лазеры надо подать электроэнергию и она добывается с какой-то эффективность. Тоже предположим 0.65 (при полном выгорании топлива, но тепловая машина есть тепловая машина)
В итоге:

0.96*0.84*0.65*0.65=0,2016

Но это опять надо умножить на эффективность движителя. А она зависит от конечной скорости (не ракета!). Выберем скорость 0.25с и получаем эффективность 0,085. И это только при четверти света! Если взять скорость меньше - то совсем все будет плохо.

Не густо, верно?
 
Вообще говоря есть "мнение компетентных органов", что любая реальная машина упорно почему-то стремиться к суммарной эффективности в районе 10%. То есть, какой-то заговор темных сил! Хочешь получить единицу порядка? заплати 9-ю единицами хаосу!
И если вы думаете что хаос обхитрили, то вы скорей всего обхитрили себя, вы что-то упустили (скажем не учли что вы пользуетесь уже добытым электричеством или заложили где-то в конструкции нереальные параметры, забыли посчитать какое-нибудь западло природы). А если у вас в расчете что-то близкое 10% (не сильно выше) то скорей всего вы все правильно посчитали. Я, кстати, так и подбирал коэффициенты "с потолка" что бы выйти на близкие цифры. И всякий согласится что мои спотолочные коэфициенты не сильно грешат против физической правды.
И так.

Лазерный парусник к этой цифре может приблизиться только в районе очень высоких конечных скоростей. А ракета (которую мы себе представили) - везде дает примерно эти же самые 10%! Не важно что мы что то потеряли и у нее может быть тоже и 8 и даже 5%. Но она дает их ЛЮБОЙ скорости!

То есть. Парусник если и  есть смысл использовать, то ТОЛЬКО для очень быстрых звездолетов. Которые летят быстрей  0.1с (а лучше ближе к 0.5с)
А ракету? Везде!

"Пуля - дура, штык- мододец!"

Так может вообще ну их нафик те паруса? Ракета ведь рулит везде!!!

И вот тут то мы и подходим к самому интересному. К накалу драмы! Страстей!
Занавес! Антракт!

(продолжение следует)

[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)

[alex_semenov]

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

Упаси бог!
Я на вас не дуюсь! Просто я поймал иллюзию, мимолетное настроение и ... не удержал.
Умение ловить иллюзии и не терять их… это искусство…
В общем. Не извиняйтесь. Это я во всем виноват. От начала и до конца.

А вторая проблема?

До нее еще надо дойти. Ночь, я ведь не только вам на самом деле все это рассказываю. Я хочу что бы люди четко и ясно увидели проблему в целом. Я и себе (в который раз) это рассказываю, чуть по-другому, разумеется.
Я вообще удивлен тем что на ПЛАНЕТЕ ЗЕМЛЯ нет фактически людей которые бы это СДЕЛАЛ ДО МЕНЯ. Фрисби пытался, например. Ну человек десять пытались и пытаются. Но как-то они это делают в пол силы. Вяло и даже бездарно. Узколобо. Предвзято.
Странно, не правда ли? 7 миллиардов людей на планете. А людей, которые бы взялись за проблему полета к звездам двумя руками, как за термоядерный синтез или расширение вселенной, считай, что и нет. Хотя ведь звездолеты это как раз по середине между синтезом и расширением вселенной...
То что я вам рассказываю ПОКА ЧТО вы нигде больше и не прочтете. Разве что по крупицам, намеками где соберете? Но до кучи так как я вам собираю - не собирет больше никто.
Хотя если присмотреться - тут сплошная школьная физика. Аспирантур заканчивать не обязательно! А вот, как не странно, мне лично самому пришлось до многого доходить самому и собирать мозаику из отдельных деталей. Другим просто до этого нет дела. Умные глубоко мыслящие физики просто не ходят сюда. А кто ходит - приходит уже с некой конкретной мечтой-сказкой и не хотят развеивать ее разочарованием объективности. Вот вам паруса нравятся. А И. Моисееву ЛТС уже много много лет...

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?

Есть. Прикидки есть и у меня и у других.  Существует целая история проблемы. Существует целая тероия всего этого. Существуют уже интересные проекты, решения, прецеденты. И существуют объяснения почему, как. И объективные и субъективные. Все есть.
На целую книгу, наверное, уже есть.
И чтобы все это правильно увидеть надо увидеть общую картину. Понять основу. Бэкграунд, фон. А вы торопитесь? Вам уже скучно? Вы хотите побыстрей заглянуть в конце учебника и увидеть ответ?
Суть ведь в чем? Я старый турист (кстати как и И Моисеев. Тот вообще спелеолог, кажется). И я знаю, что путь, порой, куда важнее цели…

[alex_semenov]

И так. Третья и надеюсь заключительная теоретическая часть.

В первой части мы обнаружили, что энергетическая эффективность лазерных парусов становится сколько-нибудь приемлемой только для быстрых звездолетов, летящих быстрее 0.1с

Во второй части мы обнаружили что возможность построить КАКУЮ-ЛИБО полную ракету, кубически падает со скоростью ее полета и можно предположить что технологический барьер, который никакая полноценная ракета никогда не переступит из-за чудовищной удельной мощности лежит где-то между 0.01с и 0.1с.
Это так называемые средние скорости. И кстати самые РАЗУМНЫЕ, выгодные для межзвездных путешествий, чего бы мечтатели не выдумывали. Так что все сказанное совсем не означает, что  ракеты вообще не полетят между звездами. Напротив. Скорей всего они и полетят на 0.03 или 0.075с. Я не будут тут приводить ряд расчетов в духе "расчета ожидания". Но они как раз показывают что глупо спешить.
Но если вы действительно спешите, хотите лететь быстро, то вам ракета не подходит.
Максимум - половина ракеты. То о чем я говорил. Лазер подает энергию на борт а та превращается в электроэнергию и питает ионные двигатели. Оставив часть энергосисетмы дома, вы можете повысить удельную мощность ракетного звездолета. Лэндис для скорости 0.1с делал расчеты и пришел к выводу что овчинка выделки не стоит (а может наоборот стоит и попотеть?).  Что подобный зонд и парус будут примерно эквивалентны.

http://go2starss.narod.ru/pub/E013_IZRL.html

Хотя, как говориться. еще не вечер. Лендис исследовал одну концепцию и далеко не самую лучшую. Но даже она на скоростях, скажем 0.05 или 0.075ся может оказаться предпочтительней. То есть она вполне могла бы занять  пробел на шкале скоростей между самой быстрой ракетой и самым медленным парусом.
Но на больших скоростях недостатки паруса таят и выступают на передний план его достоинства. А чистые (или полные) ракеты очень быстро отстают.

Парус вырывается вперед прежде всего  ЧУДОВИЩНО огромная удельная мощности, которую он выдерживает. И причина в том, что здесь один его недостаток (о котором речь ниже) работает как достоинство.
Парсу должен быть очень большим по диаметру. Тончайшим и большим. И это как раз естественным образом превращает его в гигантский радиатор. Поэтому тепловой баланс даже для примитивного алюминия достигается при потоке порядка 10-и солнечных постоянных (возьмите корень из 10 и получите дистанцию до Солнца на которой такой жар. Это где-то 0.3 а.е.. Чуть ниже орбиты Меркурия).
А если парус построен с какими-нибудь нанотехнологиями, то поток вообще можно поднять и до 100. В общем для парусника проблема удельной мощности разрешима.  И термодинамика даже очень простого алюминиевого  паруса вполне выдерживает разгон до 0.5с  за пару лет. А если взять другие материалы? А если поиграть с коэффициентом черноты обратной стороны (есть ряд идей)? То есть конструкция имеет очевидный конструктивный ЗАПАС развития.
Например, уже сейчас есть зеркала с поверхностным эффектом Брэгге… 



http://www.membrana.ru/particle/1841

Если получиться отразить не 96% а 99,9% света (пленкой в десяток нанометров), это означает что мы могли бы выстреливать (буквально) такими парусами.
Но мечты в сторону. Я в начале давал ссылочки. Так вот во всех тех работах паруса как правило очень консервативно устроены. Это десяток нанометров алюминия, технология производства которого (и постройки парусов) разработана еще в середине 70-х Дрекслером (тем самым что написал "Машина созидания"). Как правило сплошного алюминия (не перфорированного). И уже это позволяет парусам держать чудовищную мощность на м2 и разумеется на кг своей массы. В общем, паруса прекрасно прорываются через барьер удельной мощности в котором вязнут другие концепты.
Но это вторичная причина их волшебных свойств.
Главная причина почему парус оказывается таким уникальным по удельной мощности, в том что почти все паразитные потери ОСТАЮТСЯ ДОМА. Там эти потери - отдельная головная боль. Но инженерная прелесть в том, что излучающая установка не ограничена по массе габаритам, положению, выбору источников питания… Это решающее преимущество активных (а не реактивных)  звездолетов.  Настолько решающее, что его нельзя даже никак посчитать, сравнить.

Однако ничто не дается в этом мире даром.
Расплатой за чудо у лазерных парусов является плохая МАСШТАБИРУЕМОСТЬ системы. Это и есть второй недостаток, особенность, системы.

Что значит масштабируемость?
Это значит, что если у вас в расчетах "сросся" звездолет массной М, то такой же звездолет  массой 0.1M  или 0.001М тоже срастется и вам не придется за это расплачиваться новыми инженерными проблемами.
Обратите внимание, что масштабировать можно не только вниз но и  вверх (все относительно). Но обычно ценится способность УМЕНЬШИТЬ конструкцию. И это понятно. Уменьшив массу звездолета в 10 или 1000 раз вы во столько же снижаете затраты энергии на его разгон. И если ваша полезная нагрузка вам позволяет это делать (скажем вы посылаете легкого робота, а не колонию людей) то возможность масштабировать вниз вашу концепцию - бесценна. У цивилизации может не найтись "лишних" энергетических мощностей на тяжелый звездолет-колонию, но может найтись энергия на легкий звездолет-робот!
Масштабируемость - очень ценное качество!
И редкое.
Так для многих концепций ракетных звездолетов, вообще говоря, имеют очень неприятный нижний предел масштабирования. Некая масса (габарит) М, ниже которого нельзя его массу опустить, уменьшить. И часто эта масса получается очень большой.
Почему?
Любой звездолет любой конструкции условно можно представить как сопряжение неких тонкостенных фигур габаритами R. Значит масса M пустого звездолета оказывается пропорциональна квадрату R. А мощность энергетической установки (мы говорим о ракетах) как правило, оказывается пропорциональна объему неких частей звездолета, камер сгорания, например. То есть кубу R. В итоге та самая пресловутая удельная мощность:



То есть, чем больше звездолет тем выше его удельная мощность.
Разумеется это все очень грубо.
Но в пределах разумного это работает. И некоторые километровых размеров звездолеты (и многотысячетонных масс) способные вписаться в полетное задание, при уменьшении их, скажем в 2 раза уже не срастаются под задание. Они проходят барьер масштабируемости.
Вот  почему британский "Дедал" (в который заложили явно чересчур оптимистические параметры) и то оказался таким огромным монстром!



И так. Масштабируемость - ценное и дорогое удовольствие редкое среди звездолетов.
Но почему парус должен плохо масштабироваться?

Сам парус (звездолет) масштабируется прекрасно. Можно сделать какой угодно массы и размера (в пределах разумного)…
Плохо масштабируется система запуска. Формула дифракционного предела (для парусов как формула Циолковского для ракет):



d - диаметр пятна (паруса), F - фокусное расстояние системы (дистанция разгона), D - апертура (диаметр) фокусирующей системы.
 
Теперь вы хотите уменьшить массу звездолета в N раз. Вы снижаете в N раз мощность излучателя (прекрасно!) и в корень из N  - диаметр паруса (d).
Значит вам в корень из N надо (один из трех вариантов):

1) Уменьшить фокусное расстояние F. Но это приведет к увеличению ускорения (вы должны на более коротком F успеть достигнуть заданной скорости). Мало того что ваш парус может не выдержать тепловой нагрузки (сгореть) вам надо увеличивать и пропорционально мощность излучателей. А вот это очень даже нехорошо!

2) Уменьшить лямбда. Длину излучения. Если вам это вообще удастся - вы волшебник. Поэтому, кстати, второй изобретатель паруса Г. Маркс настаивал на том что подобная система будет работать только с рентгеновской длиной волны (он посчитал разумные размеры установок менее чем километры, сотни метров не больше). Но уменьшать длину излучения лазеров и СЛОЖНО  и в целом накладно для всей системы. С чисто термодинамической точки зрения лазеры с меньшей длинной волны будут иметь меньший КПД. Далее. Лазерный луч будет синтезирован из множества самостоятельных лучей, которые синхронизируются сложной системой адаптивной оптики. Для этой синхронизации потребуется некий опорный луч с длиной волны в 10-100, а может и 1000 раз короче энергетического. И если длина базового луча уменьшилась в 10 раз, то и вся система адаптивной оптики усложняется (которая и так будет работать на грани чуда).
Далее. Отражать более короткие волны от паруса тяжелее. Вообще говоря парусу лучше бы вообще использовать миллиметровые радиоволны или длинные инфракрасные. Тогда и перфорация работает лучше и вообще зеркальность повышается, все характеристики и излучателя и приемника будут лучше! То есть  инженерно куда лучше увеличивать длину волны, а не уменьшать.

3) Увеличить диаметр апертуры D. Скажем синтезированного излучателя или фокусирующей линзы. Но если взять "средний" парус при длине волны 1 мкм и нромальных термопараметрах, мы и так получаем огромного диаметра фокусирующую систему. Сотни (до тысчяи) километров.
Поэтому, когда Роберт Форвард придумал сверхлегкий (весом в почтовую марку) радиозвездолет "Starwisp", которые можно было запустить мазером  типичной (для 80-х годов) солнечной орбитальной электростанции, ему понадобилась фокусирующая линза… 60 000 км в диаметре.



Крупнее:
http://suptg.thisisnotatrueending.com/archive/12995135/images/1291254491108.jpg

Самый лучший размер паруса (по сумме всех противоположных требований) получается, если использовать 1000 км полотнище. Форвард такой и рассчитывал для пилотируемой экспедиции. Но такой гигант потребует чудовищной мощности излучателя, которые на много порядков превышает мощность всей нашей цивилизации.
В принципе вы сами можете поиграть с формулой выше.
Вам еще нужен закон Стефана-Больцмана что бы понять какое максимальное ускорение (мощностью и дистанцию фокусировки) вы можете себе позволить.
Это сто раз считалось.
Но в целом получается что корабль-парус меньше 1000 тон не так уж и просто "срастить". Меньше парус - нужна очень мощная линза, что вообще делает глупым масштабирование. Гора родила, получается, мышь.

Собственно, по теоретическому бэк-граунду паруса это и все.

Парус имеет смысл запускать только в виде быстрого корабля и с не очень маленькой полезной нагрузкой. Вот теперь и прикинте ГДЕ и КОГДА такая потребность может возникнуть?

Кстати, мы тут изучали межзвездную войну (на в физической реальноси) и пришли к удивительному выводу. Если вам нужно захватить извне чужую звездную систему и нужен корабль-захватчик (который может если не уничтожить то оглушить инфраструктуру космической цивилизации вокруг атакуемой звезды) то лучше паруса себе и представить ничего нельзя.  Я накидал проект "Драккар". Получилось очень изящно. Парус идеален и по энергии и по конструкции (его парус превращается в поток релятивистских снарядов) и по скрытности запуска (луч всегда идет мимо системы и обнаружить запуск можно но куда сложней чем ракету).
То есть, тоненький романтический парус это на самом деле самое грозное оружие во вселенной, работающее на известной нам физике. Но это уже совсем другая история!

[alex_semenov]

При всем уважении, Александр, но диаметр двустороннего диска общей площадью 2 594 м2 будет 40 метров. Хотя это мало меняет ситуацию - взяв пять тонн от сухой массы, мы получим поверхностную плотность всего 3,8 кг/м2 - как у кровельного профлиста, не считая каркаса (а нам через него качать теплоноситель декалитрами в секунду).

Гм... В попыхах корень не взял?! Спасибо. Хорошо что кто-то проверяет.
Да, не так эффектно но 80 м в диаметре диск раскаленный до красна тоже зрелище.

[alex_semenov]

По-моему, тут какая-то ошибка с площадью радиатора. Если температура радиатора равна 1000 K, а мощность равна 147 МВт, то площадь радиатора помноженная на эпсилон и дельта будет равна 0,000147. (147000000/(10004)=0,000147)
Откуда тысячи квадратных метров-то при таких цифрах?

А постоянна Стефана-Больцмана где?

[alex_semenov]

Думаете публиковаться ?

Уже думаю.

Вы не возражаете, если я Вам поопонирую?

Раумеется нет!

Не согласна с Вашим делителем 2: ракете совсем необязательно тормозить ракетным способом.

Не совсем понял где делитель 2? Я вообще все время говорил о разгоне. Торомжение опускал. Оно предполагалось только раз когда я пол пути разгонялся пол пути тормозил.

Недавно была публикация про прямоточный межзвездный двигатель, авторы работы сказали, что такой двигатель не получается, и что захватываемые ионы будут тормозить корабль, но высказали идею про "звездный парашют": что магнитной ловушкой можно тормозиться.

Интересно, что это за публикация "недавно"? И что это за такой новатор? Суть в том что идея уже давно известна. Считается Р. Зубрин. Он считал магнитные паруса и он же показал что магнитный парашют вполне применим как система торможения. И случилось это в конце 80-х, начале 90-х годов (надо поднять работы и посмотреть точней).
После этого магнитное парашютирование становится даже у продвинутых писателей-фантастов обычной технологией.
Так у Алексея Барона в "Эпсилон Эридан" очень драматично описан эпизод торможения у этой звезды.
Единственное. Закон торможение экспоненциальный и это значит что только за счет торможения о среду остановиться не получится. Значит дотормаживать надо еще чем-то. Тут уже обсуждалась эта проблема и не раз.
Собственно, для Форварда его идея лазерного паруса долгое время была неполноценной идеей именно потому что он не мог придумать как тормозить такой парусник у цели.
В 70-х один из любителей фантастики предложил ему такой экзотический способ:



Корабль запускается чуть в сторону, потом выпускает длинные усы и используя магнитное поле галактики подлетает к звезе-цели с другой стороны. На земле включают луч и он тормозит звездолет у цели.
Но в начале 1980-х Форвард придумал свою многоступенчатую схему:



Особенность в том, что отражающее кольцо должно быть много массивней тормозимой середины, что бы большая часть энергии сработала на торможение. Поэтому у Форварда и получался такой огромный парус 1000 км, хотя для его ПН хватило бы и 100 км в диаметре. 
Но в 90-х появилась идея магнитного парашюта и с тех пор вопрос торможения как-то стал вообще рассматриваться как отдельная задача.

Плюс, любому звездолету нужен экран для защиты от метеоров, даже парусу. Почему бы ракете не использовать в качестве такого щита радиатор?

В качестве щита можно еще использовать отработанные парус. Но не радиатор. Радиаторы вообще очень не любят пробои.
Кстати, вопрос щита - отдельный и тонкий.
Вот вам статья об этом:
http://go2starss.narod.ru/pub/E009_RMP.html
И вообще говоря против метеоритов защиты не будет. Другое дело пыль.

Выходит, что 0,5c для ракеты все-таки реальна...

Не выходит.
Хотя я не настаиваю слишком сильно. Но я показал закономерности. Простые и неоспоримые.

Насчет остального нужно тоже подумать
Кстати, парус с лазерами точно поможет для стартов АМС, они даже смогут затормозиться у звезды с помощью "парашюта" о межзвездную среду, что бы зонды не промчались на огромной скорости сквозь систему, а вышли на орбиты планет системы, но как он может помочь возвращению пилотируемой экспедиции?

Возвращение пилотируемой экспедиции рассматривается у Форварда. Это единственный проект где это рассматривается. Кстати, в его романе "Мир Роша" пилотируемая экспедиция к Барнарде (20 человек) НЕ ВОЗВРАЩАЕТСЯ. Только перелет и земляне там остаются навсегда. До смерти.
Вообще говоря, я давно не видел попыток прикинуть полет туда и обратно. Только туда.

ИМХО, туда нужно лететь на парусе, а обратно на ракете. Можно с подпидкой энергией из Солнечной системы (что бы не таскать тяжелый реактор)

Это как у Камерона? Я хотел предложить ему модернизировать его звезду удачи именно так. Он явно забыл про парашют. И зря.
Но вообще говоря,  я давно не мучаюсь проблемов возвращения назад. Это бессмысленная задача.
Если летят люди, то они летят с целью колонизации. Создания там базы и осесть навсегда.
Если летят автоматы то вопроса вообще нет. Тем более, что если автоматы самореплицируются. То есть в состоянии создать свою копию.
Вообще говоря, иную полезную нагрузку перебрасывать через межзвездное пространство с такой огромной скоростью я не вижу смысла.
Я прикидывал проект "Одуванчик". Так вот это механизм превращения планетоида типа Церера в базу для запуска парусников ко всем ближайшим звездам. Там корабли находят свой планетоид типа Церера  и цикл повторяется. Главное - запустить первый саморепликатор с Луны на Цереру.
Проблема экономики, энергетики - саморепликаторы все решают (речь идет не о микро не о нано а о экономике роботов). Есть ИИ и саморепликаторы? Есть и паруса.
Но возникает другая проблема.
Мы тогда тут зачем?
Мы тут - никикаим боком. Людей тут это очень расстраивает.
Возникте тот самый конфликт Прогресса и Человека, о котором шла речь про пути развития современной фантастики.
Человек вроде как за Прогресс, но не во всех направлениях (ИИ, саморепликаторы), а только в определенных, удобных ему… Ему оказывется нужен только такой прогресс, который сохраняет за ним место повелителя и познователя природы.