Valerij56!Валерий? 1956-го? Много видели? (Реальное лицо на аватаре - это всегда сильная позиция). Я конечно зря вам там отвечал так нагло-развязано. Мы вроде тут впервые общаемся? Не красиво с моей стороны. Извините. Но я пользуюсь принципом: только хорошего человека можно послать нах... если послал плохого - туда ему и дорога!
Я понял вашу мысль очень хорошо. Я через это проходил много лет назад.
И в общем-то вы от части правы. Но только от части. То есть вы даже не понимаете насколько вы не правы.
Истина глубже и неприятней.
Отсюда тут такой пессимизм гуляет.
Но мы- стоики?
Вы достаточно (и содержательно) написали что бы я понял что вы понимаете, а что нет.
Вот и давайте в два шага попробуем сравнить "картины мира" если вы настроены серьезно.
Мне кажется вы сможете осилить много букв (если действительно из 1956-го)
Удельная мощность. Энерговооруженность.
Вы понимаете что это такое? Это - просто. Очевидно.
Количество ватт на килограмм.
Почему я вокруг этого пляшу? Потому что это - основа темы.
Но я не видел ни одной статьи (даже серьезной, не говоря уже популярной) посвященной межзвездным перелетам где вопрос об удельной мощности ставился как КЛЮЧЕВОЙ вопрос межзвездного полета.
Нет пока что понимания этого у "массового носителя идеи"
И я не удивляюсь что и у вас - тоже.
Вы как?
Вы понимаете почему удельная мощность звездолета - главная проблема МП (межзвездных полетов)?
Все остальные - в прицепе к ней.
Это - точка отсчета. "Сильное обобщение" без которого бессмысленно прикасаться к теме.
Не понимаете этого - не понимаете ничего.
Согласны?
Если нет - то я попробую вас убедить. Наберитесь терпения. Это - действительно важнее всего остального.
Без этого - как заниматься физикой, не понимая трех законов Ньютона.
Закон энерговооруженности - первый закон звездоплавания.
Энерговооруженность первое и значит главное препятствие на пути к звездам.
Не скорость света, не калорийность топлива. Эти препятствия тоже есть. Но они не самые ограничивающие. Самая ЖЕСТКАЯ проблема - энерговооруженность.
Вот этот график вы видели?
Сторожили темы его видели сто раз. Но вы вроде как сюда вклинились недавно? Объясняю.
Представьте некую абстрактную ракету, для которой мы можем произвольно выбирать скорость истечения из сопла u в широком диапазоне скоростей. На графике это ось абсцисс. Скорость истечения ракетной массы из сопла.
Здесь рассмотрен очень конкретный пример по дистанции перелета. Наша ракета совершает перелет к Альфе Центавре. L= 4,5 св. лет. И делает это по наименее энерговооруженной траектории. То есть, она предельно медленно разгоняется и тормозиться. Она не выключает двигатель весь перелет. Разгоняется, разгоняется, разгоняется с минимально возможным ускорением доходит до "середины" (на самом деле это совсем не геометрическая середина дистанции) и развернувшись хвостом к цели все так же медленно тормозит... Разумеется, так как она все время теряет массу, она движется с разным ускорением в начале и в конце. В общем, задача расчета такой ракеты - очень интересная задача. Я ее осилил не сразу (исходную формализацию вообще сделал наш местный гуру от физики AlexAV и показал этот же график нам но без решения, пришлось решение искать самому, за что я ему очень благодарен как учителю).
Вы понимаете, ПОЧЕМУ данная АБСТРАКТНАЯ ракета имеет ЭКСТРЕМАЛЬНО минимальную энерговооруженность? Любая другая может лететь эту же дистанцию иначе, быстрей разгоняться, быстрей тормозить, какое-то время лететь по инерции. Но любой такой другой ракете потребуется уже большая энерговооруженность. Большее ускорение. А этой нужен минимум. Меньше сделать никак нельзя. Просто не позволяет данная дистанция.
Понять что это траектория с минимумом мощности - очень важно. Нужно ПРОЧУВСТВОВАТЬ драму! Надо ОСОЗНАТЬ ФАКТ, Что снизить этот минимум при перелете ЛОГИЧЕСКИ невозможно. Если вы это поняли - вы на пол пути к просветлению. Дурак на такой подвиг духа не способен. Ну и хрен с ним! Вы, я надеюсь, сможете! Я верю в вас!
Далее.
Для этой гипотетической ракеты мы можем четко определить энерговооруженность
M
0 - масса пустой ракеты. W - это полезная мощность ракетной струи. Вычисляется она просто. Мощность это Джоули за секунду. Если наш, не важно какой, гипотетический ракетный двигатель, за каждую секунду отбрасываете m
t [кг/с] рабочей массы, то W = m
tu
2/2. То есть W - секундная кинетическая энергия отбрасываемой массы. Это просто и очевидно. Атомный, анигиляционный, ионный, фотонный... это все НЕ ВАЖНО какой принцип (фотонный я сюда зря приплел ну да ладно).
Что за двигатель? Нас это не волнует. Любой двигатель этому подчиняется. При этом внутри него будет выделятся мощность заметно больше W. Двигатель же не все превращает в полезную работу. Часть идет в потери (скажем тепловое движение струи) и в паразитку (нагрев и разрушение двигателя). Верно? Но нас тут интересует именно только полезная мощность. Мы ведь этим графиком показываем предельную границу. Барьер. Нам нужны параметры НЕ МЕНЬШЕ чем... Поэтому тут берется W - полезная.
Далее.
Энерговооруженность. Ракеты. Назовем это маленькой w. Это W/M
0Да, у ракеты есть какая-то ракетная масса и она делает общую массу ракеты переменной. Но она расходуется и поэтому бессмысленно ее считать в балансе энерговооруженности. Ракета это сооружение с пустыми баками. Нас как инженеров интересует именно минимальное w для минимально энерговооруенного перелета к Альфе Центавре.
Улавливаете цель расчета?
Строится система уравнений и в итоге мы получаем зависимость времени перелета в зависимости от выбранной нами для ракеты u и w
t =f(u, w)Не будем лезть в дебри. Если есть желания, я вам разжую решение. Это интересно. Но это в общем то задача для упорного школьника.
Результат ее решения - на графике выше.
На этом графике каждая кривая соответствует определенному w, который выбирался произвольно с шагом на порядок.
10 ватт/кг (то есть полезных ватт в двигателе в ракетной струе на килограмм пустой межзвездной ракеты)
100 ватт/кг
1000 ватт/кг
10 000
100 000
Каждая кривая подписана.
Что интересно? Видны экстремумы. Минимумы. То есть, оказывается, для каждой ракеты есть оптимальная скорость истечения u при которой ракета затрачивает минимум энергии и поэтому быстрей добирается до цели.
Оценили "открытие"?
Для многих это действительно открытие. Некоторые достаточно образованные до сих пор верят что чем больше u тем ракета эффективней (благоглубость подаренная нам братьями Стругацкими в "Страна багровых туч").
Почему это так, есть экстремум - отдельная и красивая (опять таки) задача теоретической космонавтики (и вот ее можно уже встретить во многих книгах по ракетной динамике).
Но для нас в этом графике самым главным откровением является иное.
Годы.
Время перелета - годы.
И каждая кривая - это БАРЬЕР. Абсолютный барьер. Непреодолимый барьер. Такой же абсолютный как скорость света. Даже нет. Еще более непреодолимый. Ибо тут самая примитивная, базовая физика из учебника Перышкина (по сути).
Алькубьери и спутанность тут НЕ ПРИПЛЕТЕШЬ.
Нельзя имея энерговооруженность 100 вт/кг ракеты и добраться до Альфы Центавры БЫСТРЕЙ чем за 2000 лет.
Видите?
А имея 10 кВт/кг вы не можете туда прилететь раньше чем через 400 лет.
Это тоже видно?
Энерговооруженность - это приговор.
Я это понял чуть раньше из куда более простых соображений. Я брал даже не ракету а некий гипотетический звездолет постоянной массой M
0 и с неким гипотетическим двигателем который (для простоты) равномерно разгонял наш аппарат до середины дистанции L/2 приобретая пиковую скорость v. А потом так же тормозил у цели. В итоге время перелета было t= 2L/v. Это легко понять. Это задача для третьего класса. И так как полезная энергия в точке поворота E =M
0v
2/2, то легко высчитать и полезную мощность (о реальной речи нет!) этого гипотетического двигателя.
W= E/t/2. Следите? Отсюда высчитать и его энерговооруженность.
Все просто.
Примитивно просто.
Посмотрите. Если в прошлой задаче про ракету мы хотя бы знали что это ракета, то тут мы даже не знаем что это за двигатель (и даже движитель). Какая-нибудь прямоточка Бассарда? Может быть. Да хоть паровоз на межзвездных рельсах!
НЕВАЖНО. Важно, что есть законы "школьной" физики, которые диктуют нам твердое условие: для перелета к звезде на дистанцию L за выбранное вами время T ваш аппарат, не важно как он устроен, должен иметь энерговооруженность не ниже некого минимума энерговооруженности w. И это минимальное w прямо пропорционально квадрату L и обратно пропорционально кубу T.
Тип привода только меняет коэффициент при этой пропорциональности.
Вот почему я действительно вроде как тут "гуру".
Это - фундаментальный закон звездоплавания, который выведен на этом форуме совершенно случайно, пардон, мной и ни одна "б-ядь" нигде на просторах интернета его не опубликовала до сих пор (хотя может быть уже кто-то это уловил и где-то пересказал). Никто до этого форума не проговаривал это ВОПИЮЩЕГО ФАКТА так ясно и четко как это делаю вам я здесь сейчас.
Это - шокирует. Всякая работа по звездолетам должна начинаться с этого! Но нет!
Начинается с баек про антиматерию и ядерное топливо.
Это тоже важно. Но это - второстепенно. Если люди не понимают этого (что первично, что вторично) - они не понимаю в вопросе межзвездных перелетов ничего! Они - профаны.
То есть теория звездоплавания (назовем это так) до сих пор - алхимия. Лженаука. А все кто вокруг этих тем толкаться, в общем-то, шарлатаны. Поэтому всех вновь прибывших тут часто встречают недоброжелательно...
Если вы понимаете этот принцип, осознаете его непреодолимую перво степенность, вы (возможно впервые в жизни) реально прикасаетесь к проблеме звездоплавания, а не собираете марки с красивыми картинками (аннигиляции, бульбуляция, д-хренация...).
Закон энерговооруженности звездолета - качественный и количественный.
Его вывод - обескураживающий. Еще раз смотрите на график для ракеты (хотя ракеты - не единственный вид привода. Но наш спор возник именно вокруг ракет, верно?).
Если вы хотите долететь хотя бы до ближайшей звезды за приемлемое для вас время (ну хотя бы столетие-два!) вам нужна ракета с ЧУДОВИЩНОЙ энерговооруженностью.
Как она должна быть устроена?
Это не важно как. У любой ракеты можно вычислить энерговооруженность. И она должна быть в итоге просто очень большой. Запредельно большой. Обескураживающе большой. Если на графике выше для каждой кривой взять оптимальное u, то можно построить семейство кривых времени оптимального перелета ракеты с оптимальным истечением на произвольную дистанцию (дважды оптимально-минимальной ракеты!):
И из него видно, что нам нужна не просто хорошая удельная мощность. Нам для ЛЮБОГО звездолета нужна просто фантастическая удельная мощность!
Пока - все.
Продолжение - следует. Я еще не закончил. Я беру паузу. Поизучайте то, что я вам рассказал и показал. Если вы это видите в первый раз, и если вы с этим не согласны - дальше двигаться просто бесполезно. Это будет метанием бисера перед свиньями.
Я не пытаюсь вас унизить. Просто это действительно очень важно, если вы хотите вникнуть в тему по-взрослому.
