Цели и пределы колонизации дальнего космоса

[crazy_terraformer]

Надоть только построить систему сбора и передачи солнечной энергии от близких к Солнцу орбит до пояса Койпера и далее в облако Оорта.

Чтобы идеальное зеркало или излучатель диаметром D передало излучение с длиной волны до λ на расстояние S с увеличением диаметра луча в пару раз, его диаметр должен быть:   \[D=\delta \cdot S=1,22\frac{\lambda }{D} S\]
   \[D=\sqrt{1,22\cdot \lambda \cdot S}\] Для коротковолновой половины излучения Солнца получается \[\approx 350 \left [\frac{м}{\sqrt{а.е.}} \right ]\]

Если берём 500нм, то при передаче пучка на 1 а.е. D1=(1,22*5*10^-7*1,5*10¹¹)^1/2=~302,5 м
Эрида 67,8 а.е. D2=D1*(67,8)^1/2=~2409,723 м
Я правильно понял? А почему  \[\left [\frac{м}{\sqrt{а.е.}} \right ]\]

[cryon]

Надоть только построить систему сбора и передачи солнечной энергии от близких к Солнцу орбит до пояса Койпера и далее в облако Оорта.

Чтобы идеальное зеркало или излучатель диаметром D передало излучение с длиной волны до λ на расстояние S с увеличением диаметра луча в пару раз, его диаметр должен быть:   \[D=\delta \cdot S=1,22\frac{\lambda }{D} S\]
   \[D=\sqrt{1,22\cdot \lambda \cdot S}\] Для коротковолновой половины излучения Солнца получается \[\approx 350 \left [\frac{м}{\sqrt{а.е.}} \right ]\]

Если берём 500нм, то при передаче пучка на 1 а.е. D1=(1,22*5*10^-7*1,5*10¹¹)^1/2=~302,5 м
Эрида 67,8 а.е. D2=D1*(67,8)^1/2=~2409,723 м
Я правильно понял? А почему  \[\left [\frac{м}{\sqrt{а.е.}} \right ]\]

Что в общем то для небольшого разведывательного аппарата ставит крест на разгоне лазером как источником энергии -  приемник из солнечных батарей на расстоянии в 300 а.е. должен будет иметь диаметр в несколько километров что не достижимо из за малого веса аппарата.

[cryon]

Для разведчика нам понадобятся:
1) Меговаттная спутниковая радиостанция с 30 метровой антенной, которая пролежит до сеанса связи несколько тысячелетий в космосе.
Тут расчет следующий - чувствительность на земной орбите 10^-22 джоуль на м2, площадь 1 квадратного радиана 10^34 м2 на расстоянии в 10 световых лет, усиление 30 метровой антенны 10 гигагерцовой 3 см волны= (30м/3см)^2=1000 000 раз, итого требуется меговаттный импульс пусть с сильной скважностью но меговаттный.
2) Надежность движителя и источника энергии, желательно без механических частей чисто термический источник энергии. Т.е. пока скорости около 1000 км в сек горючего для реактора потребуется не так много но вот надежность реактора и ускорителя на силе лоренца это вопрос.
3) Искусственный интеллект для спускаемого модуля разведчика - обнаруживает планету по создаваемым ей полям, выбирает траекторию полета и приземляется торможением об атмосферу(которую мы собственно и ищем, не обязательно кислородную, но достаточно плотную и в обитаемой зоне, так что дальше уже можно создавать поселения под куполом. Повторюсь что ищем мы именно большую площадь земли в обитаемой зоне, так Марс нам не подходит по тому что он маленький и находится далековато)

[cryon]

2) Надежность движителя и источника энергии, желательно без механических частей чисто термический источник энергии. Т.е. пока скорости около 1000 км в сек горючего для реактора потребуется не так много но вот надежность реактора и ускорителя на силе лоренца это вопрос.

ЯЭУ Эльбрус 400/200 имеет ресурс 40 лет при 200 квт электрической мощности и 7 тоннах веса, это термоэлектрика+ термоэмиссия. Т.е. уже на таких аппаратах при создании ускорителя с массой нагрузки в 10% от начальной(или 1 % от начальной массы в конце полета после замедления аналогичного ускорению) получается скорость полета 670 км в сек, при этом двигатель существенно легче, вассимир имеет 1000 ВТ на кг массы а Эльбрус 400/200 30 ВТ на кг массы.
Аппарата получится 6 ти ступенчатым.
Масса аппарата конечная для создания мощной станции связи не менее 10 тонн, так что начальная масса не менее 1000 тонн, и стоимость одного разведчика около стоимости МКС станции(с возможностью удешевления) .
Итого сейчас получается время полета на 11-15 световых лет в 5000 лет, что конечно многовато.
Еще 1 вопрос это система ориентирования аппарата например по большой и малой медведице на искусственном интеллекте. На подлете для ориентирования уже используется свет самой звезды назначения.

[Андрей Астрофизический]

ЯЭУ Эльбрус 400/200 имеет ресурс 40 лет

Итого сейчас получается время полета на 11-15 световых лет в 5000 лет

И как вы собрались добиваться соблюдения этих пунктов... никакая человеческая техника не имеет уверенного ресурса в более чем столетия. Об одной тысяче (хотя бы) уже речи нет ни в каких вообще отраслях.

[sharp]

И как вы собрались добиваться соблюдения этих пунктов... никакая человеческая техника не имеет уверенного ресурса в более чем столетия. Об одной тысяче (хотя бы) уже речи нет ни в каких вообще отраслях.

Борис Штерн в своей книге "Ковчег 47 Либра" описал весьма правдоподобный способ решения этой небольшой проблемы.

[cryon]

ЯЭУ Эльбрус 400/200 имеет ресурс 40 лет

Итого сейчас получается время полета на 11-15 световых лет в 5000 лет

И как вы собрались добиваться соблюдения этих пунктов... никакая человеческая техника не имеет уверенного ресурса в более чем столетия. Об одной тысяче (хотя бы) уже речи нет ни в каких вообще отраслях.

4800 лет работают на разведчике только часы. Разгон или торможение осуществляется 3-мя ступенями с ЯЭУ  за 40*3=120 лет.
А вот к самому кораблю колонизации есть 2 вопроса: он может быть в тысячу раз тяжелее разведчика и стоить уйму денег и экипаж должен будет как то чинить его 5000 лет в космосе.

[Андрей Астрофизический]

4800 лет работают на разведчике только часы. Разгон или торможение осуществляется 3-мя ступенями с ЯЭУ  за 40*3=120 лет.

А дело тут не только в работе. Если вы думаете, что можно собрать конструкцию (любую) оставить ее условно, "лежать мертвым грузом", а через 5000 лет включить и она будет работать - то я таки полагаю что нет, не будет. Да и часы столько не протянут.

[cryon]

Основатель омазон построил часы на 10000 лет. А что вообще будет с электроникой в космосе которую включат через 5 тысяч лет не знаю но думаю ни чего плохого не произойдет все таки пустота космоса - не чем разрушать. Нам нужна именно электроника а не механика, нужно подрулить используя ИИ к планете и просто зафиксировать торможение атмосферой тогда миссия будет выполнена.

[morotopitek]

А что вообще будет с электроникой в космосе которую включат через 5 тысяч лет не знаю но думаю ни чего плохого не произойдет все таки пустота космоса - не чем разрушать.

Радиацию никто не отменял. Она разрушит любую элеткронику.

[cryon]

А что вообще будет с электроникой в космосе которую включат через 5 тысяч лет не знаю но думаю ни чего плохого не произойдет все таки пустота космоса - не чем разрушать.

Радиацию никто не отменял. Она разрушит любую элеткронику.

Каждый слой вещества плотностью 180 кг на метр квадратный ослабляет радиацию в двое а аппарат вояджер итак работает 40 лет, так что 70  тонн защиты( из реакторов ступеней торможения так что их собстенная электроника вынесена во внутрь) и все ок с радиацией.

[sharp]

4800 лет работают на разведчике только часы. Разгон или торможение осуществляется 3-мя ступенями с ЯЭУ  за 40*3=120 лет.

При приведенных вами характеристиках ЯЭУ, никаких 120 лет на разгон, конечно же, не хватит - слишком мала удельная мощность. 1-2 тыщщи лет придется только разгоняться

[cryon]

4800 лет работают на разведчике только часы. Разгон или торможение осуществляется 3-мя ступенями с ЯЭУ  за 40*3=120 лет.

При приведенных вами характеристиках ЯЭУ, никаких 120 лет на разгон, конечно же, не хватит - слишком мала удельная но. 1-2 тыщи лет придется только разгоняться

Нет. Речь всего о 600 км в сек.
Уже есть в проекте эльбрус 400/200 30 ватт на кг веса, если снять внешнюю защиту от радиации то будет 40 ватт на кг веса а в будующем и более или в итоге получим 17 ватт энергии движения на кг веса после вычета всех кпд и массы полезной нагрузки и массы двигателя относительно начальной массы ступени. 40 лет это 1.2 миллиарда секунд т.е. 17*1.2= 20 миллиардов джоулей на кг или 200 км в секунду для одной ступени с приблизительно ополовиниванием массы на ступень. Итого 1% от начальной массы мы доставим и затормозим на 600 километрах в секунду т.е. 10 световых лет за 5000 лет.

[sharp]

40 лет это 1.2 миллиарда секунд т.е. 17*1.2= 20 миллиардов джоулей на кг или 200 км в секунду для одной ступени с приблизительно ополовиниванием массы на ступень

Не, так никуда не годится, вы посчитали будто бы энергия энергоустановки равномерно преобразуется в кинетическую энергию движения полезной нагрузки, для ракеты это недопустимое упрощение.
Первое, что нужно уточнить - это какой у двигателя удельный импульс? То есть скорость истечения рабочего тела. После этого уже можно оценить время разгона.

[cryon]

40 лет это 1.2 миллиарда секунд т.е. 17*1.2= 20 миллиардов джоулей на кг или 200 км в секунду для одной ступени с приблизительно ополовиниванием массы на ступень

Не, так никуда не годится, вы посчитали будто бы энергия энергоустановки равномерно преобразуется в кинетическую энергию движения полезной нагрузки, для ракеты это недопустимое упрощение.
Первое, что нужно уточнить - это какой у двигателя удельный импульс? То есть скорость истечения рабочего тела. После этого уже можно оценить время разгона.

Да накладочка вышла((
Получается вот что если удельный импульс 220 км в сек(чтобы приблизительно уровнять расходы массы на топливо движителя и реактора из соображений оптимизации). то взяв 27% от массы аппарата топлива движителя мы получим ускорение в 70 км в сек за ступень, тогда с мощностью реактора в 45 ватт на кг и кпд движителя в 67% получим расход массы на ядерный реактор в 24 миллиарда*0.3/1.2 миллиарда*30 =20 % + двигжитель и баллоны для газа - 3 % итого получим ополовинивание массы за ступень.
В общем теперь получается что нам потребуется не меньше 5 ступеней на разгон/торможение т.е. конечная масса аппарата будет в 0.1% от начальной и начальная масса не менее 10 тысяч тонн, время разгона 200 лет и время полета на 10 световых лет со скоростью в 350 км в сек - 8000 лет.
Что касается пилотируемой миссии с такими технологиями ни чего хорошего не получится, но можно понадеяться на то что люди смогут чинить на ходу двигатель с подвижными частями такой как двигатель стирлинга а у него в 3 раза выше кпд т.е. в 1.7 раза выше скорость.

[Проходящий Кот]

Не понял, вы что на колесах или винте собираетесь лететь?

[cryon]

Не понял, вы что на колесах или винте собираетесь лететь?

на винте у меня летает самодельный мотопланер https://vk.com/club157925094

а тут в теме -
VASIMR

https://ru.wikipedia.org/wiki/Электромагнитный_реактивный_ускоритель
удельный импульс в 220 км в сек для него достижим же.

[morotopitek]

Не понял, вы что на колесах или винте собираетесь лететь?

Ну так ионнные движки это тяга в два грамма с феерической скоростью вылета струи из задницы звиздалета.

[cryon]

Не понял, вы что на колесах или винте собираетесь лететь?

Ну так ионнные движки это тяга в два грамма с феерической скоростью вылета струи из задницы звиздалета.

по ссылке на вики:
Эффективность
Текущие VASIMR должны обладать удельными импульсами в диапазоне от 3000 до 30 000 секунд (скорости истечения от 30 до 300 км/с). Нижний предел этого диапазона сопоставим с некоторыми существующими концепциями ионных двигателей. Регулируя получение плазмы и нагрев, VASIMR может управлять удельным импульсом и тягой. Двигатель также способен использовать гораздо более высокие уровни энергии (мегаватты) по сравнению с существующими концепциями ионных двигателей. Поэтому VASIMR может обеспечить в десятки раз большую тягу, при условии наличия подходящего источника энергии.
На основании данных, опубликованных по предыдущим испытаниям VX-100[7], можно ожидать, что двигатель VF-200, который должен быть установлен на МКС, будет иметь системную эффективность 60—65% и уровень тяги 5 Н. Оптимальный удельный импульс предполагается на уровне 5000 с с использованием в качестве рабочего тела аргона. Удельная мощность оценивается в 1 кг/кВт, что означает, что масса данной версии VASIMR будет составлять только 300 кг.

[OratorFree]

VASIMR

Мутная история с этим VASIMR'ом , ощущение такое, что он существует только в заявлениях компании разработчика.
Есть что-нибудь посущественней пиара от разработчика? Кто-нибудь в теме?