Двигатель для межзвёздных перелётов

[AlexAV]

Ну если вы гарантируете, что 10-24 не потонут в радиошуме звезды, то можно и радио

Это в большей степени проблема для оптических каналов, а не для радио, светимость звезд в области радиоизлучения не столь уж высока. Спектральная плотность потока радиоизлучения от звезды

\[ f(\nu)=2\pi R^2kT\frac{\nu^2}{c^2} Вт/ср Гц \]

k - постоянная Больцмана, R - радиус звезды, \nu - частота излучения, с - скорость света, T - яркостная температура, для солнца в области  1 см это 10000 К (при спокойном Солнце). Получается что-то около 4100 Вт/ср Гц. Спектральная же плотность потока в нашем луче около 2100 Вт/ср Гц. Соотношение сигнал/шум около 0,5. Если взять формулу Шеннона для ширины канала:

\[ C = B\cdot log_2(1+ SNR) \]

C - пропускная способность канала, B - ширина полосы, SNR - отношение сигнал/шум, то видно, что помехи от звезды в этом случае будут довольно незначительной проблемой. Ширина канала будет ограничиваться помехами в приёмнике, выделить же сигнал передатчика от радиоизлучения звезды особой сложности же не составит (по крайней мере при спокойной звезде, вне вспышек).

[Vavanzer]

Десятки килобит, думаю, почти наверняка можно обеспечить.

на нескольких мегагерцах и под мегабит наверное можно выдать.

Вспоминаются модемы 56кб/с телефонные,  и первые 3g модемы, с тарифами на 128 кбит/с. Нормально же, картинки с высоким разрешением качались потихоньку, а текстовой информации вообще тонну можно передать.
  На 64 кбит/с за сутки непрерывной передачи можно около 700 мегабайт передать. Норм так то.

[Vavanzer]

Удельная мощность передатчика вряд ли будет больше 50-100 Вт/кг. То есть, энергоустановка еще 100-200 кг. Округлив, имеем 500 кг. Думаю, можно сказать, что это и есть минимальная масса межзвездного зонда - то есть, последней ступени беспилотной экспедиции.

 Антенну можно полегче сделать чем 200 кг.  Источник энергии - обсуждали в темах "ядерной энергии для космоса" и колонизации Марса, вродь до 7 кг/киловат выходило у них. Мож с частотой поработать точнее. Отношение к шуму от звезды, и реальную способность телескопов выделить сигнал.  Мож в сумме и раз в 5-10 получится облегчить, если не больше. В 50-100кг уложиться.

[Ратников Антон Иванович]

Ничего не понимаю, куда все собрались?
Как можно вообще улететь далеко?
Например нашелся интересный объект на расстоянии одного светового года от нас. И у нас есть возможность например запустить туда для обследования БПЛА со скоростью например 0,99 скорости света, значит через с два года с небольшим мы слетаем туда и обратно и получи результаты. Класс! В следующий полет уже полечу я, а ты меня будешь ждать. По идее ты меня должен встретить так-же через два с небольшим года, однако на такой скорости мои часы должны идти намного медленнее твоих. Я ожидаю что с такой скоростью буду лететь два с небольшим года, чего ждешь и ты. Однако по теории относительности при встрече я должен остаться молодым, а ты либо помереть либо стать стариком. Вопрос за сколько по своим часам я сгоняю туда и обратно, и за сколько по твоим. Какими мы увидим друг друга при встрече. Что поменяется скорость?. Расстояние? Пространство? Время? Или логика? (Простите за возможно простой вопрос, но понять не могу)

[Vavanzer]

Ничего не понимаю, куда все собрались?
Как можно вообще улететь далеко?

 Интересный объект у нас есть уже, Проксима, 4.2 светвых года.  Туда уже ожнозначно надо чтото посылать.

На очереди объект поближе, еще пока неоткрытая планета в нескольких тысячах св. лет.

[Vavanzer]

Если разгоняться на "керосине", то максимум при стартовой массе единиц тысяч тонн 100кг болванку разгоним до 30-35 км/с (скорость истечения в 2.5км/с брал). Гравитационными маневрами можно еще добавить около 20 км/с.  Те 50-60км/с.
Это 1/5000 скорости света )))  20 тыш лет полета к проксиме.

 Раз масса спутника может быть  до 500кг, то надо к самому движку возвращаться ,считать.  Массу генератора для ионника, сам "движок" и массу рабочего тела. Вся эта котовасия скорее всего многократно привысит 500 кг, и уже все равно будет какой вес запускать )))

Еще как вариант - ядерный твердотопливный двигатель. Чтото подобное вродь раньше проектировали.

[sharp]

Антенну можно полегче сделать чем 200 кг.  Источник энергии - обсуждали в темах "ядерной энергии для космоса" и колонизации Марса, вродь до 7 кг/киловат выходило у них. Мож с частотой поработать точнее. Отношение к шуму от звезды, и реальную способность телескопов выделить сигнал.  Мож в сумме и раз в 5-10 получится облегчить, если не больше. В 50-100кг уложиться.

Как вы бандуру 5 метров диаметром сделаете массой существенно меньше 200 кг? Вы ее себе представьте хоть И надо понимать, что сделана она будет из весомого, грубого, зримого металла, а не из нанофигни. То есть, варьировать вы можете максимум десятки процентов, а не порядки...

Если разгоняться на "керосине", то максимум при стартовой массе единиц тысяч тонн 100кг болванку разгоним до 30-35 км/с (скорость истечения в 2.5км/с брал). Гравитационными маневрами можно еще добавить около 20 км/с.  Те 50-60км/с.
Это 1/5000 скорости света )))  20 тыш лет полета к проксиме.

Почитайте тему... Желательно первые 130 страниц Только кажется, что много, на самом деле читаются достаточно интересно. Зато не будете писать про такую фигню, как УИ в 2.5 км/с. Понятно, что УИ требуются совершенно другого порядка.

[Vavanzer]

Как вы бандуру 5 метров диаметром сделаете массой существенно меньше 200 кг? Вы ее себе представьте хоть  И надо понимать, что сделана она будет из весомого, грубого, зримого металла, а не из нанофигни. То есть, варьировать вы можете максимум десятки процентов, а не порядки...

 Такое именно из пористой нанофигни и надо строить. Это дешевле выйдет чем как минимум  удвоить массу и мощность движка ))) Если ускорение не оч сильное будет, что собственно и предполагается ,то можно тонкую и легкую сделать.

[sharp]

Из пористой нанофигни вы только туалетную бумагу можете сделать

[Vavanzer]

Из пористой нанофигни вы только туалетную бумагу можете сделать

  Природа раньше нас догадалась до этого решения. Возьмите те же кости. Они все пористые)))
Есть такая штука, сопромат называется. Советую изучить. И еще ознакомиться с нанотехнологиями современными.

Кстать да, пенопласт. Оч пористая штука, но обладает механической прочностью. Есть такие виды, применяемые в строительстве,  которые при плотности гораздо ниже воды выдерживают весьма нехилые нагрузки 

[sharp]

Есть такая штука, сопромат называется. Советую изучить. И еще ознакомиться с нанотехнологиями современными.

Тема, однако, в любом случае не об этом.

Есть такие виды, применяемые в строительстве,  которые при плотности гораздо ниже воды выдерживают весьма нехилые нагрузки 

От антенны, однако, требуется не только прочность конструкции, но и отражающая способность. Вот, например, так выглядит антенна диаметром 7,5 м:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/ce/Radiotelescope_MGTU.PNG

Допустим, металлическое зеркало имеет толщину всего 1 миллиметр. Но и в этом случае, если изготовить его из алюминия, вес будет около 120 кг. Плюс несущие конструкции. Даже с самыми легкими прочными и футуристичными "нано"материалами килограмм 50 выйдет. Плюс 10-15 кг излучатель. Вот и приблизились к 200 кг

[Vavanzer]

От антенны, однако, требуется не только прочность конструкции, но и отражающая способность. Вот, например, так выглядит антенна диаметром 7,5 м:

Не надо путать наземные конструкции и работающие в невесомости. Зачем слой в миллиметр? Можно напылять отражающий слой на легкую болванку. Как зеркала телескопов делают. Только тут вместо стекла наноматериал какой нибудь.
 Это нам обывателям мало известно о материалах доступных к производству. Инженеры космической отрасли гораздо больше доступа к ним имеют ))) Наверняка есть интересные решения с еще более нириальными для нас характеристиками (пытающихся собрать зонд из рассуждений на уровне  гаражных условий)

[Vavanzer]

 А что если увеличить мощность сигнала за счет накопителей энергии, типа суперконденсаторов или аккумуляторов? Можно и на антенне сэкономить, и на источнике энергии.   Допустим 1:50-1:20 времени передатчик выдает данные, а остальные 19-49 промежутков копит энергию?  Можно меньшими массогабаритами оттделаться.

[Проходящий Кот]

И соответственно меньше передать информации....

[sharp]

А что если увеличить мощность сигнала за счет накопителей энергии, типа суперконденсаторов или аккумуляторов? Можно и на антенне сэкономить, и на источнике энергии.   Допустим 1:50-1:20 времени передатчик выдает данные, а остальные 19-49 промежутков копит энергию?  Можно меньшими массогабаритами оттделаться.

Вопрос массы передатчика в любом случае второстепенный. Не конкретная масса имеет значение, а порядок. То есть, сотни кг. Можете брать 100 кг, расчет для 100 и 500 будет отличаться не принципиально. Масса корабля все равно выйдет много больше.

[Vavanzer]

Вопрос массы передатчика в любом случае второстепенный. Не конкретная масса имеет значение, а порядок. То есть, сотни кг. Можете брать 100 кг, расчет для 100 и 500 будет отличаться не принципиально. Масса корабля все равно выйдет много больше.

Ну для начала прикинуть зонд. А уж потом изобретать движки для перевозки полчищ космонавтов))
Для зонда и в 5 раз разница уже существенная может быть. Например, лететь 20 лет, или 100 лет... Через 100 лет вероятность что просто некому будет принимать данные гораздо выше...

И соответственно меньше передать информации....

Пусть меньше, но зато передать ))) Пара-тройка фоток той же проксимы Б, и детальные фотки звезды - все это дорогого стоит.  Даже данные раз в месяц с места событий - это лучше чем догадки и домыслы сотен ученых... Стоит вспомнить Вояджеры, Кассини  и Новые Горизонты...  Важно не количество данных ,а их научное содержимое.

[sharp]

Ну так вы и прикиньте для начала доставку зонда массой 100 кг. Космический корабль на старте с Земли все равно будет много больше этой массы.
И почитайте тему. Или вы не читатель?)

[electric]

Для зонда и в 5 раз разница уже существенная может быть. Например, лететь 20 лет, или 100 лет... Через 100 лет вероятность что просто некому будет принимать данные гораздо выше...

Уменьшение полезной массы в k раз лишь в lnk раз увеличивает скорость и уменьшает время полёта. Следовательно для сокращения в 5 раз времени необходимо в 5^e = 148 раз уменьшить полезную массу. Поэтому важнее порядок массы, о чём уже замечено выше.

[electric]

А что если увеличить мощность сигнала за счет накопителей энергии, типа суперконденсаторов или аккумуляторов?

Суперконденсаторы (тем более аккумуляторы) не пригодны для таких целей, так как имеют недостаточную максимальную удельную мощность <100кВт/кг.
Мощность сигнала должна обеспечиваться "обычными" твердотельными (плёночными или керамическими) конденсаторами, имеющими максимальную удельную мощность >100000кВт/кг, в течении долей микросекунды (передавая пакет данных объёмом лишь тысячи цыфр), повторяя их с частотой, ограниченной доступной средней мощностью основного источника и допустимым нагревом передающей антенны.

[Vavanzer]

Суперконденсаторы (тем более аккумуляторы) не пригодны для таких целей, так как имеют недостаточную максимальную удельную мощность <100кВт/кг.
Мощность сигнала должна обеспечиваться "обычными" твердотельными (плёночными или керамическими) конденсаторами, имеющими максимальную удельную мощность >100000кВт/кг, в течении долей микросекунды (передавая пакет данных объёмом лишь тысячи цыфр), повторяя их с частотой, ограниченной доступной средней мощностью основного источника и допустимым нагревом передающей антенны.

 ВРодь тут расчет был мощности передатчика 10кВт, под него антенну и уровень конечного сигнала расчитывали, получили 5 метров при 1 мГц.  А тут аж 100кВт/кг.  10 кг выдадут в 100 раз больше, эт значит можно на остальном сэкономить. 
 Мож надо емкость рассматривать, отношение емкости к массе? Сколько секунд способен проработать суперконденсатор массой 1кг в режиме отдачи в 100кВт  ?

Уменьшение полезной массы в k раз лишь в lnk раз увеличивает скорость и уменьшает время полёта. Следовательно для сокращения в 5 раз времени необходимо в 5e = 148 раз уменьшить полезную массу. Поэтому важнее порядок массы, о чём уже замечено выше.

  Это все понятно. Пусть даже разбег будет в 10 лет, 30 против 20 к примеру. Все равно существенно.

Ну так вы и прикиньте для начала доставку зонда массой 100 кг. Космический корабль на старте с Земли все равно будет много больше этой массы.
И почитайте тему. Или вы не читатель?)

Щас и тонну не проблема отправить за пределы Солнечной системы, а не то что с Земли поднять. Дальше вродь еще лучше с этим будет, если проекты доделают до реального воплощения.   
 Надо прикинуть зонд максимально функциональный, и легкий. Это на движок оч сильно повлияет, возможно какие-нибудь экзотические варианты прокатят...   Те, доработать передатчик до минимума, и потом думать чем его напичкать можно, и скока весь этот обвес будет весить, с системами стабилизации, ориентации, источником энергии, радиационной защитой.  Хорошо бы туда телескоп воткнуть, для наблюдений параллаксов во время полета. Им же потом осматривать планеты.