Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

Я понял, что людей, читающих ДО КОНЦА длинные наукообразные статьи наполненные графиками, формулами, данными ПРАКТИЧЕСКИ НЕ СУЩЕСТВУЕТ!

Поэтому, думаю, не лишне будет полностью процитировать приложение (которое разумеется в конце) к статье Мэтлоффа и Малова. Вся статья посвящалась задаче максимум: тяжелой пилотируемой колонии, подвешенной к парусу на алмазных стропах. Но в начале оговаривался и куда более скромный проект. Робот-парус. При этом (заметьте!) полезная нагрузка распределяется по всей поверхности паруса и поэтому никаких строп, а значит и перегрузки при старте могут быть огромными (нагрузки на м2 паруса - не в счет ибо она как раз распределена по парусу равномерно).

ПРИЛОЖЕНИЕ:

РОБОТИЗИРОВАННЫЙ  МЕЖЗВЕЗДНЫЙ ЗОНД НА СОЛНЕЧНОМ ПАРУСЕ

Хотя главные усилия авторов данной работы были направлены на пилотируемый звездолет, запускаемый солнечным парусом, более реалистичное применение данной технологии могло бы начаться с запуска легкого роботизированного межзвездного зонда. Он мог бы быть либо уменьшенной версией межзвездного пилотируемого звездолета, с полезной нагрузкой  подвешенной на стропах  развернутого к солнцу паруса, или быть аппаратом, полезная нагрузка которого распределена в виде тонкой пленки на теневой стороне паруса.
В любом случае, так как миссия не лимитируется жесткими требованиями по ограничению пикового ускорения, то может быть достигнута несколько большая конечная скорость, чем в случае пилотируемой мисси. Маневр у Сатурна, как обозначено в уравнении (5) является достаточно несущественным для высокого Vinf. Небольшой зонд, скорей всего, мог бы стартовать непосредственно с орбиты Земли, обходясь только этим маневром.
Типичная миссия межзвездного зонда с солнечным парусом могла бы происходить следующим образом. Парус/полезная нагрузка имеют плотность b_e= 2x10^-5 кг/м² и Rs= 10³ м и могут быть развернуты на околоземной орбите. Полная масса зонда могла бы составить 63  кг и если зонд отправляется с орбиты Земли на почти параболическую орбиту Солнца с V₀ = 0,001с, то  он уйдет от Солнца с максимальным ускорением 439g_earth и достигнет V_inf = 0,012с. Тогда полет до Альфа Центавра занял бы приблизительно 350 лет.
В течение длительного межзвездного полета 10 кг полезной нагрузки (или около того) могли бы использоваться для исследования межзвездной среды. Тонкая  оптическая структура может быть нанесена на многокомпонентный парус. Недавно было сделано предложение, что межзвездные зонды, покидающие Солнечную систему, могут использовать гравитационное поле Солнца как усилитель (радиолинзу) радиоизлучения от других звезд, неслышного вблизи Солнца и таким образом действовать как SETI детекторы [32].
Чтобы зонд извлекал энергию из межзвездной среды, можно применить межзвездную версию межпланетной машины Алфвена (Alfven)  [33] или использоваться лист сверхпроводника, типа недавно предложенного Метлоффом и Фенелли (Matloff,  Fennelly) [22]. Оба эти подхода в конечном итоге привели бы к некоторому торможению корабля, поэтому тонкопленочная радиоизотопная батарея все еще может рассматриваться как альтернатива.
Перед уходом из Солнечной системы зонд должен двигаться в тени намного более массивного щита подобных ему размеров. Для темного (возможно аблятивного) щита/паруса ускорение может быть ограничено 0,44g_earth  если масса щита составляет 3,2x10⁴ кг, что является в пределах существующих транспортных систем, особенно если внешний топливный бак челнока может быть оставлен на орбите и использован для  формирования тела щита. Таким образом, еще в XX столетии мы  можем разработать тонкопленочный межзвездный зонд, разгоняемый солнечным парусом, которому потребуется несколько столетий для того чтобы достигнуть Альфа Центавра.

Как видим, если у вас найдется ИИ способный пережить 350 лет полета массой в 10 кг (или около того) и при этом вы научитесь делать не бог весть какие по чудесности паруса, вы вполне можете запустить "выстрелом от солнца" вменяемую межзвездную экспедицию существующими ракетами-носителями.

[alex_semenov]

Понятно. Остался вопрос - что будет делать в иной системе некая сущность 10 кг весом и как она будет тормозить на подлёте.

Это уже совсем другой вопрос.
Кстати, если парус сделать диаметром не 3 км а 30 то "сущность" можно сделать в 10^2=100 раз тяжелее. То есть 1 тонну.
Кроме того, существует проблема торможения. Но вообще говоря, ее можно опять таки возложить на "сущность" ибо скорей всего парусник ей придется "свернуть" во что-то более "обтекаемое" для межзвездной среды. А тормозить видимо придется трением о среду и встречный солнечный ветер то есть диск-парус должен превратиться в токовую петлю.

и как посылать нам обратно сигналы?

А зачем ВАМ посылать сингал обратно? Вы заслужили?

Если же серьезно, то я тут тоже не сильно вижу особо-непреодолимых проблем. Вы, кстати, ПОИНТЕРЕСУЙТЕСЬ как Форвард собирался получать НАЗАД картинку с Starwisp, радиопарусника, который должен был весить всего 12 грамм... Мемьше почтовой марки. Идея была крайне оригинальная. Нам не сильно интересная, но мораль...
Кто хочет - ищит средства.
Кто не хочет - причины.


Вообще говоря, я тут рассматриваю миссию в духе "Аррениуса" у Роберта Ибатуллина.

http://robert-ibatullin.narod.ru/lamia/arrenius.html

То есть, для такого варианта будущего, когда информационные и нанотехнологии (вернее микротехнологии) достигли очень высокого прогресса, а всякие космические остались на том же уровне что и сейчас (такого будущего нельзя исключить). У Роберта этот перекос в прогрессе, как по мне, сильно зашкаливает. Нано-само- куда воткнули… ИИ… эмбрион-шип в нано-капсулах… Жуть!!!
В случае же парусника Мэтлоффа и Малова… 10 кг или 1 тонн на этом фоне выгдядит сверхреализЬмом.

Кстати, вот проект суперпаруса от Дрекслера...

[alex_semenov]

Вообще говоря я лично практически не сомниваюсь, что лет через 300 мы сможем создать сверхмощниый ИИ массой с человека (порядка 100 кг) и с энергопотреблением того же порядка (скажем на криоэлементах). Таким образом полезная нагрузка массой в 500 -1000 кг для 350-и летней межзвездной мисси вполне вероятна.
Конечно, такой робот-трансформер мог бы пережить полет в спячке, проснуться у цели, даже затормозить. Выйти на орбиту звезды, провести исследование системы с близкого расстояния. Сможет ли он сбросить зонды-исследователи на планету (скажем) с биосферой? Вот это -вопрос.
При этом, я что хочу отметить. Зонд будет иметь размеры порядка 3-30 км. И проблем со связью я тут не вижу, ибо как  отмечал Лэндис, парус вполне можно превратить и в зеркало телескопа и гигантскую очень узконаправленную радиоантенну.
Кстати, наш ИИ мог бы и ВЕРНУТЬСЯ ДОМОЙ по этому самому радиоканалу (оставив "бездушное" тело у цели), если такая потребность (спасти личность ИИ) возникнет. Ведь наш ИИ по определению - цифровой объект, который воплне перемещается (телепортируется) по любому радиоканалу как конечный поток битов.

Но я лично считаю, что такую экспедицию имело бы смысл организовывать только если она сможет исследовать живые планеты непосредственно. То есть сбрасывать некие зонды в атмосферу планеты.
Для такой мисси надо куда большая масса. Скажем тонн 100. И самое главное - по парусу такую ПН уже не размажешь…
Проблема снималас бы если бы наш робот-трансоформер был само-репликатором. Но саморепликатор массой в 1 тонну (или что-то около того) - вопрос вопросов…
Хотя опять таки, по сравнению с "Аррениусом" Ибатулина представить саморепликатор в 1 тонну куда реалистичней.



Еще и еще раз.
ГОСПОДА!
Будущее может быть РАЗНЫМ.
Может быть разный прогресс в разных областях.
И для разного будущего разные проекты звездолетов выглядят реалистичными ПО РАЗНОМУ!

Мой интерес к межзвездным двигателям вызван именно тем, что я очень сомневаюсь в заметном прогрессе космических, энергетических технологий (я считаю что все теоретические основы для инжиринга тут не то что на тысячи, но на миллиарды лет вперед уже существуют и заметно теперь не изменятся), но я уверен в том что в информационных технологиях (ИИ) и био-нано-технологиях (микророботы, саморепликаторы, биотехнологии) будет заметный, ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЙ прорыв.
На фоне таких вот ожиданий, проект зодна Малова и Мэтлоффа выгдялит очень обнадеживающим.

[alex_semenov]

Рано или поздно, мы создадим транспортную сеть в рамках нашей Солнечной системы. Возможно, это будет сеть лазерных установок для разгона и торможения фотонных парусов. Вполне допускаю, и даже уверен, что эта сеть лазерных установок растянется вплоть до Плутона или даже дальше. И вот тогда у нас появится реальная возможность отправить зонды к ближайшим звёздам.

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

Именно лазерной для межпланетных парусников.
НИКОГДА!
Почему?
А посчитайте ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КПД для такого межпланетного парусника и прослезитесь!

По сути дела КПД подобного ДВИЖИТЕЛЯ (а у двигателя он будет еще меньше) можно оценить очень просто (для нерелятивистских скоростей). Он равен приращению скорости в скоростях света (подробней см. здесь)

.

Вот теперь и считайте. Сколько будет типичная скорость перелета между планетами (разгон плюс торможение)? Допустим 50 км/с. Тогда эффективность такого парусного движителя будет:

50/300000 ~ 0,000167

То есть ваши лазеры будут  в основном греть космос.
Ни одна цивилизация не станет создавать такую БЕСТОЛКОВУЮ транспортную систему.
Это тот случай, когда знание некоторых принципов позволяет твердо и уверенно сказать: такого будущего НИКОГДА не будет.

Для солнечных парусов этот КПД никто никогда не считает потому что там энергия ДАРОВАЯ. От Солнца. Но когда вы сами начинаете создавать поток фотонов, то ситуация радикально меняется.

[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?

[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!

[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.

[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!

[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.

[alex_semenov]

Не получается...

[alex_semenov]

Не получается...

Что не получается?

Я полагал, что плотность звезд в окрестности Солнца (начинаем отсюда, считая что это плотность "пояса жизни" Галактики) буде ДОСТАТОЧНОЙ для того что бы… Гм... Как же объяснить это "что бы"?

Вот смотрите.
Реальная плотность звезд в нашей окрестности 0,12 на кубический парсек.

http://www.bibliotekar.ru/astronomia/162.htm

В пересчете на кубические световые годы это 0,003459 штук/(св.год)^3
То есть, в кубе 10 на 10 на 10 св. лет будет в среднем 3,5 звезды
В кубе со стороной 15 св. лет - 11.7
30св. лет - 93,4 почти 100.
И так далее.
Теперь смотрим таблицу 4.4 здесь: http://www.xenology.info/Xeno/4.4.htm

Подавляющая часть звезд 66% - красные карлики со светимостью 0,04-007.
Ясно, что от таких звезд разогнаться даже самым крутым парусом не сильно получится.

Порядка  13%  - желто-оранжевые звезды. Они тоже тусклее солнца (L=0.4-0.1). Итого звезд тусклее солнца порядка 80%

8% Звезд нашего типа. Их светимость в пределе Солнца. Для надежности исключим еще 5% звезд (как явно тусклые) и оплучается что звезд ярче (или равных по яркости) Солнцу остается порядка 5%.
Это те звезды, с которых можно пробовать запускать парусники. Наше Солнце - одно из таких. Не самое лучшее.
Лучших (смотрим таблицу):

Во-первых красных гигантов. Их порядка 1%. Их светимость  ~ 40-400. Усредним до 100.

Кроме того. Существуют супергинанты со светимостью от 4 000 до 25 000. Но их очень-очень мало. Их порядка 0.01% и вряд ли на них стоит ориентироватья.

Зато есть  белые звезды порядка 1% со светимостью 15-65.
И есть бело-голубые  L=600 -15 000. Этих - порядка 0.1%

Совсем заманчивые звезды класса O5 (L=100 000) мы тоже не будем учитывать ибо их вообще, видимо с гулькин нос.

Обобщая. Что мы можем сказать?
Грубо введем четыре типа звезд.

0-й тип - 90% звезд вообще нам не интересны как разгонщики парусников
1- й тип ~10% (пессимистично ~1%) это звезды типа нашего солнца со светимостью 1-10
2-й тип ~1%. Это светила со светимосстью порядка 100
3-й тип ~0,1% Это светила со светимость порядка 1000

Если помните, от звезд 1-го типа зонд Малова-Метлоффа стартовал со скоростью 0.012с
Теперь по нашей формуле



 для этого же паруса:

L=10   V=0.021c   - и такую скорость можно получит у 5 % всех звезд (если быть оптимистом).
L=100  V=0.038c  -  у 1% всех звезд
L=1000 V=0,067c  - у 0,1% всех звезд

Ну а теперь возвращаемся к плотностьи звезд. Из нее можно оценить МАКСИМАЛЬНОЕ расстояние между теми или иными типами звезд.

Число звезд N связано с плотностью p и максимальным расстоянием между ними d=2R  так:



Отсюда максимальная дистанция:



Теперь считаем вот что.
Если нужных нам типов  звезд 5%, то среди  2/0.05 = 40 звезд найдется ПАРОЧКА таких звезд В СРЕДНЕМ. И дистанция между ними не может быть большей чем:

2*(3*40/4/пи()/0,003459)^(1/3) = 42 св. года.

За сколько самый крутой зонд (0.021с) ее преодолевает? 42/0,021= 2004 года…

Возьмем более крутые зведы. Красные гиганты. Их у нас порядка 1%. То есть среди 200 звезд найдется пара красных гигантов. Какая максимальная дистанция между ними?
72 св. года.
От них (допустим, хотя тут есть нюанс) можно разогнаться до 0.032 с. Как долго мы будем между ними лететь? 1894 лет.

Хорошо… Допустим мы строим сеть по самым ярким звездам. Которых 0.1%. ПАРА такие звезды должны встречаться в среднем среди 2000 звезд. Какое максимальное расстояние между такими суперисточниками? 155 св. лет. И если парусник можно запустить от них на 0.067, то перелет займет 2314 год.

2004, 1893, 2314 лет… Как видим время даже не уменьшается (не говоря уже об его абсолютном значении).

Я ожидал первоначально, что если до А-Центавры зонд на 0.012с доберется за 350 лет, то может быть за счет более ярких звезд можно будет перелетать в среднем за меньшее время? Скажем лет за 200-250… Но я, моя интуиция ошиблась на порядок.
Увы!
А-Центавра, расстояние до нее - это явная ФЛУКТУАЦИЯ.
Кстати.
Если БЫ плотность звезд была бы в 10 раз больше (есть места и в 100 раз больше) то типичное время перелета уменьшится… во сколько? Примерно в 2 раза. То есть до 1000 лет.
В общем, НЕ СУДЬБА…

А вообще красивая идея была...
Хотя...
Может я где-то нахомутал в расчетах? И не все так плохо?
На самом деле я очень сильно огрублял оценки светимости В ХУДШУЮ сторону, особенно для очень редких звезд. Заметили?

[alex_semenov]

Для ИИ нормально, для обитаемых не очень.

По сути, я как раз и хотел назвать этот проект "Кап-Пэкс". Помните фильм?
Там главный герой говорил, улыбаясь, что он путешествует по лучу света без всякого насилия над природой.



Парусник Малова-Мэтлоффа стартует в начале с ускорением порядка 600 g. Выдержит ли конструкция? (Какой уровень технологий должен быть?) - это вопрос. Но то, что живые существа не выдержат старт - это однозначно.
Плюс размазанность ТЕЛА по поверхности паруса. Это может быть только некий микро-нано-трансформер. Разумеется только ИИ. И разумеется фон-нейман. То есть саморепликатор. То есть, согласно III-му закону Кларка:

ТЕХНОЛОГИЯ НЕ ОТЛИЧИМАЯ ОТ МАГИИ.

По-сути, речь шала о ВМЕНЯЕМОЙ (а не придуманной Лазаревичем) системе распространения  вашего любимого "Технокосма". И задача у такой экспансии может быть только одна - растянуть по галактике коммуникационную сеть. Ваш Технокосм. Собрать (для начала) и обобщить как можно больше полезной информации о Вселенной.

Посмотрите, идея Лазаревича (ненасилие над природой, естественность распространения) тут ведь по-сути тоже сохраняется. Но скорость фронта распространения оказывается ГОРАЗДО БЫСТРЕЕ. Ведь она почти приближается к 0.1с (по самым ярким звездам). Ненасильственно (никаких выхлопов, следов распространения) с почти 1/10 света…
Очень получается ИЗЯЩНО…
Согласны?
Очень по-японски…

[alex_semenov]

Поэтому более точно будет так:Хотя сильно это погоды не меняет.

Гм... не понял сходу в чем тут подвох... Но поищу знакомые буквы по вашей ссылке. Вы наверняка правы. Спасибо!

Сильно эта двойка под корнем кубическим ситуацию действительно не измени. А вот то что я меряю максимальную (а не среднюю) дистанцию - это надо учитывать. То есть не 2000 лет, а примерно 1000 лет перелета В СРЕДНЕМ (хотя и это среднее надо считать опять таки точней!). Но в любом случае, выкрутить тут МЕНЬШЕЕ время перелета за счет самых ярких звезд НЕ ПОЛУЧИТСЯ.
А вот что получается - добиться БОЛЬШЕЙ скорости фронта ударной волны разума по галактике.
Ведь скорость будет определяться максимальной скоростью самого быстрого парусника. А та у зелено-белых звезд получается за 0.1с даже до 0.2с!

[alex_semenov]

Информирую: не о центрифуге речь, а о галактоплане с раскрытым зонтиком из хирального пикогеля

Возможно я чего-то недопонял, но сейчас вроде бы обсуждается не тетрамегатонный корабль, а относительно равномерный тонкий лист нанофанеры квадратнокилометровых размеров весом в считанные килограммы?

Именно так.
У Малова и Мэтлофа 63 кг.. Порядка 100. Ну тонна. Не более.
 

Как раз впервые нечто реальное, при нормальной доводке, разумеется.

Но я боюсь, такая "доводка" потребует куда больше ума чем те самые ненавистные "тератонны".

Ведь VimanaPro (какой бы он шельмец ни был) прав!
Разумеется речь тут не о 25 000g  но и 600-700g  для действительно ПИКОГЕЛЯ!
Смтрите:



При само-ускорении порядка 4 м/с2 (полный парус делите на 2, то есть 2 м/с2) на 1 а.е. при какой толщине "проволоки" получается? Порядка 1 нм!!!
При этом парус, кстати, действительно будет пропускать почти весь свет!
Воистину нечто совершенно невесомо-эфимерное!
И это должно ТЯНУТЬ всю конструкцию (пускай фрактальную сеть вплетенную в "пикогель") при старте с ускорением 600g?
Да, тут нет тераджоулей ДОБЫТОЙ в поте лица энергии. Все "нашару".
Но как мы знаем, "на шару" как правило оказывается куда дороже чем…

То есть такие корабли мы могли бы запускать уже в этом веке ко всем близлежащим звёздам, за цену вполне сопоставимую с обычным медиоразвлечением. 

Тут у меня есть очень глубокие возражения.
Допустим.
Допустим нам сильно повезло и мы научились получать пикогель из бериллия (алюминий тут явно не годится) дешево и сердито.



В духе проекта Дрекслера (знакомы? У меня уже несколько лет лежит недоделанный перевод его статьи 1977-го года).
Допустим мы спроектируем ПРИВОД от и до.
Запускаем капсулу-щит к солнцу и чиркая его на 0.01 а.е.  мы выстрелим зондом в 100 кг к А-Центавре на 0.012с. 360 лет полета… И?
Кто (что) летит?
Робот?
Какой?
ИИ?
А он есть?
Если же примитивный робота с интеллектом жука (то что мы сейчас умеем), то какая задача?
Пролететь и все сфотографировать, отослав видио назад?
Ну померять магнитные поля…
И все?
Ведь мы на большее и не способны СЕЙЧАС.
Что получается?
Привод, допустим есть. Но толку от него?
Что бы затормозить у цели, нужен не просто робот. Нужен по-крайней мере робот-трансформер. Который бы перестроил вплетенный в пикогель фрактал своего тела в сверхпроводниковое кольцо. Тогда возможно торможение сначала о среду, потом о встречный ветер, ну а потом можно дожать Обертом у самой звезды за счет тангенциального магнитного кольца… Есть идеи…
Но опять таки.
Допустим добились и этого.
Робот вышел на орбиту звзды. А дальше? Чем орбита лучше пролета? Только если можно сбросить зонд-разведчик на поверхность интересной планеты. Где есть жизнь.
Но раз у нас трансформер, то почему потом петлю нельзя превратить в зонд?
Допустим можно.
Но опять таки, а МОЗГИ? На поверхности роботу потребуется настоящий РАЗУМ. Мы умеем его ПРОГРАММИРОВАТЬ?
Нет?
Мы даже не хотим пока такой программировать. Ибо СЦЫМ потерять трон царей природы. Не то что не умеем, но и не хотим!
То есть.
Смысла запускать здесь и сейчас, даже если "все звезды лягут" (то есть технологические проблемы все будут играть с нами в поддавки) - НЕТ.

То что зонд нам покажет с пролетной траектории мы сможем увидеть и в очень мощный интерферомерт, скажем, построенный на поверхности Цереры.
Запуск ради запуска?
Флаговтык?
А зачем?
Мало уже навтыкали?
До сих пор не поумнели?

То есть. Да, разумеется, на первый взгляд все выглядит несколько реалистичней чем бомболет на миллион тонн.
Но это ОБМАНЧИВАЯ реалистичность.

[alex_semenov]

Да все я прекрасно понимаю За исключением этого "хирального иоктогеля"  Автор там выше (нумбер 4651) предложил тачать парус из "фольги" алюминия толщинотой 2 нанометра. То есть 2000 пикометров. Берем энциклопудию и узнаем, что диаметр атома алюминия = 286 пиктометров, итого толщинота парусинки = 7 (прописью семь) атомов. Уважаю!

Второй закон Кларка (мой любимый):
Что бы понять границы возможного надо отважится на невозможное.

Речь идет даже не о листе (лист - это "пройденный этап"!), а о СЕТКЕ. Наноструктуре (в несколько км2 по размерам, кстати!)

Wire Radius - это радиус провода из которого соткана сетка. 1 нм- радиус.
А вот параметр  s/r (который 100, 50 и 10… видите?) это отношение этого радиуса r к s - ШАГУ сетки.
Сетка мелкая (меньше длины волны видимого света) и предполагается (только предполагается, ибо эксперементальных данных просто нет ибо нет таких сеток еще!) что они будут обладать такой вот отражающей способностью и поэтому на 1. а.е от солнца ускорятся с таким вот ускорением… Это без нагрузки. Самоускорение.

Если на 1.а.е. самоускорение будет 4-2 м/с2, а полезная нагрузка, всякая несущая структура (которая составит 1/3-1/2 массы) снизит ее до 2-1 м/с2 (0,2-0.1g) то в точке старта, которая примерно 0.01 a.e. усконение будет каким? Дистанция в 100 раз меньше - ускорение в 100^2 = 10 000 раз больше. То есть 20 000 - 10 000 м/с2 или 2000-1000g!
Немыслимо?
А вот пиндосы люди мыслят же! Графики строят…

В чем польза подобного труда?
В том, что зонд Малова-Мэтлофа, который на 0.01 а.е. ускоряется "всего то" 700g как выглядит? Верхом реализма!!!

Это значит что на 1 а.е. он имеет ускорение в 10 000 раз меньше. То есть 0.07g или 0.7 м/с2

[alex_semenov]

рикинул - не, не будет такая система работать: предельная скорость разгона ограничена расстоянием, на которое зонд может себе позволить приблизиться к наименьшей из звёзд пары. Точнее, разгон ограничен второй космической скоростью для данной звезды на данном расстоянии от неё.Но если мы летим к далёкой звезде, между которой и нами есть несколько других звёзд, то можно возле каждой следующей звезды получать дополнительное приращение скорости. Лишь бы пролётной звезде хватило гравитации изменить траекторию для полёта к следующей звезде.

Да я думаю что толку от множественных проходов будет мало. Вы обратили внимание, что для старта НЕОБХОДИМ "окультер", то есть МАССИВНЫЙ теневой щит. Именно что массивный. Потому что на 0.01 а.е. давление света такое сильное, что оно ТОРМОЗИТ "даже камни" и дабы этот эффект нивелировать и нужна заметная масса раз в 10-1000 больше (чем больше тем лучше).



Без такого элемента нет смысла и пытаться разогнаться таким образом. Поэтому попытка будет только одна. Увы!

Разница давлений на разных сторонах паруса (учитывая что парус практически прозрачный)- это вообще слезы. Ничего они не дадут. Думаю. В общем то что мы имеем - это предел мечтаний. Улучшить идею уже нельзя. Все что можно было в ней улучшить - улучшили до нас!

[alex_semenov]

Нет, любезный, всё намного-намного сложнее, это метаматериал.

8-)
Да что вы говорите, уважаемый?!
А я и не знаю то!

но пофлудить на тему парусов Вы можете уже здесь и сейчас, мне как-то глубоко индифферентно

Тем более это обидно, что  вам ПОФЛУДИТЬ про алькубери и тому подобный "хЕральный пикогель" тут как-то не получается…
Дискриминация налицо!!!
Обидная!!!
Как я вас понимаю!


Кстати, не я поднял тут и сейчас тему про солнечные парусники, стартующие от солнца.  Народ ее откопал и тупо спорил "на пальцах". Я внес КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ оценки. Только и всего! То еть вывел разговор на ЗДРАВЫЙ фундамент. Я эти "сложности" знал еще пару лет назад (посмотрите когда сделаны переводы!) и оценивал всю нереалистичность или реалистичность вопроса вполне здраво...

[alex_semenov]

хЕральный пикогель"

А ведь окапканились 

Почему же? Отнюдь! Если физика обычная, то пикогель хиральный, а если гиперфизика со сверхсветом - то это "хЕральный пикогель" как ни крути! Потому и  выделено (поставлено ударение прописью)...  Разницы ПРАКТИЧЕСКОЙ вроде КАК и нет (за пределами возможного что то, что это), а все же разница в невозможности - ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ!