Космический парусник: имеет ли он смысл?

[Лунный заяц]

В статье Dust Grain Damage to Interstellar Laser-Pushed Lightsail пришли к выводу, что размер пробоины не будет сильно отличается от диаметра пылинки. А плотность пыли оценили как 7,5×10^(–15) частиц на кубический сантиметр. То есть на дистанци в световой год на каждый квадратный метр придётся около семидесяти миллионов пылинок, со средним диаметром около микрона. Потеря паруса составит около 5,57×10^(–5). Ну, думаю можно округлить вверх до 10^(–4). Около сотой процента.

А слабо в эксперименте изучить столкновение пылинок с парусом на 0,1 цэ? Ну хотя бы 0,01 для начала?

[PostAlien]

В статье Dust Grain Damage to Interstellar Laser-Pushed Lightsail пришли к выводу, что размер пробоины не будет сильно отличается от диаметра пылинки. А плотность пыли оценили как 7,5×10^(–15) частиц на кубический сантиметр. То есть на дистанци в световой год на каждый квадратный метр придётся около семидесяти миллионов пылинок, со средним диаметром около микрона. Потеря паруса составит около 5,57×10^(–5). Ну, думаю можно округлить вверх до 10^(–4). Около сотой процента.

А слабо в эксперименте изучить столкновение пылинок с парусом на 0,1 цэ? Ну хотя бы 0,01 для начала?

Слабо. Разогнать пылининку весом хотя-бы в пикограмм до релятивистской скорости – это совсем не тоже самое, что разогнать до той же скорости пучок ионов. Это намного сложнее. Есть статья Experimental Simulation of Dust Impacts at Starflight Velocities, в ней анализируют некоторые возможные конструкции такого ускорителя, но на практике это, на сколько я понимаю, сих пор не было реализовано.

[MenFrame]

Слабо.

Наверное смоделировать будет проще даже на уровне отдельных частиц. Парус в 20*1000нм и пылинка диаметром 200 нм содержат не так и уж много ядер и электронов.

[Dem]

В статье Dust Grain Damage to Interstellar Laser-Pushed Lightsail пришли к выводу, что размер пробоины не будет сильно отличается от диаметра пылинки. А плотность пыли оценили как 7,5×10^(–15) частиц на кубический сантиметр. То есть на дистанци в световой год на каждый квадратный метр придётся около семидесяти миллионов пылинок, со средним диаметром около микрона. Потеря паруса составит около 5,57×10^(–5). Ну, думаю можно округлить вверх до 10^(–4). Около сотой процента.

Вот это интересно. Куда же сливается энергия столкновения если не на разрушение паруса? Оказывается она уходит в электрический взрыв сгустка плазмы. Разогретые электроны пытаются покинуть очаг и создают электрический потенциал, и начинают тянуть ионы в свою сторону. Которые в свою очередь разгоняются чисто кулоновским потенциалом. При этом авторы утверждают что время релаксации плазмоида короткое, и электроны не успевают передать заметную тепловую энергию самому парусу. Что разумно веть длинна пробега релятивистских электронов в металле довольно существенная.

Ну, пылинка просто пробивает дырку размером с себя - вполне логично. И энергия выделяется уже потом - и не думаю что много её успеет вернуться назад к парусу.
Другой вопрос - что аналогично будет вести себя и газ, а его сильно больше...

[alex_semenov]

Вопрос с межзвездным газом давно снят. Начиная с некоторой скорости, он будет проходить насквозь.

Так как лазерный парус - это очевидная реальная инженерно возможность создания суб или даже релятивистского звездолёта (без всяких малонаучных допущений), я предлагаю составить полный список широко распространённых аргументов против возможности реализации лазерного паруса. Почти все они - наивная бытовая физика в духе Вованзера. Но мало ли?
Например... (начну я):

1. Лазерный луч как всякий луч расходится и никто не сможет сосредоточить заметную часть энергии всего луча на далеко улетевшем парусе. Ему (уверяет бытовая "физика") достанется 0.000...1% всей энергии луча.



2. Вы не сможете удержать луч на парусе. Он всё время будет колебаться и проходить мимо паруса. Вся энергия луча улетит мимо.

3. Мезвёздный газ и главное - пыль - сотрут в ноль лазерный парус задолго до того как он он наберёт крейсерскую скорость полёта (не говоря уже во время самого межзвездного полёта!).

4. (Это касается очень быстрого разгона как в проекте Мильнера-Хокинга) Лазерный луч сожжёт парус.




5. Вы не сможете сделать и развернуть такой тонкий и прочный парус с такой ничтожной толщиной, с такими свойствами.

6. Для лазерного излучателя потребуется создать некое астросооружение (тысячекилометровых размеров), на которое никакая цивилизация никогда не будет способна.

7. (самый серьезный на мой взгляд аргумент). Хотя вся механика связанная с формированием синтезированной апертурой голограммы пятна Эйри на парусе описывается линейными завивимостями, нам может не хватить точности управления процессом синтеза энергетической голограммы на парусе (назовём это так). Особую озабоченность вызывает доплеровская аберрация (неизбежный разброс в длине волны лазерного излучения, что может не позволить собрать энергетическую голограмму на такой дистанции как световые годы. Потребуется точность управления гигантской адаптивной оптикой в ~20 порядков...)

Какие еще?

[Dem]

Вопрос с межзвездным газом давно снят. Начиная с некоторой скорости, он будет проходить насквозь.

Всё равно останется вероятность непосредственного столкновения атомов. После которого атом паруса его покинет.
и хотя подобное случится только с одним из ХХХ атомов, всё равно это больше чем потери от пыли.

[MenFrame]

Всё равно останется вероятность непосредственного столкновения атомов.

Если энергия столкновения значительно выше порога ионизации, не какого столкновения с атомами нет. Соответственно набегающий поток вещества рассматривается как поток частиц.

[Dem]

Соответственно набегающий поток вещества рассматривается как поток частиц.

Так именно что.

[crimchik]

Представлена технология массового производства солнечного паруса для полётов к другим звёздам
https://3dnews.ru/1109057/predstavlena-tehnologiya-massovogo-proizvodstva-solnechnogo-parusa-dlya-polyotov-sredi-zvyozd

[cryon]

Представлена технология массового производства солнечного паруса для полётов к другим звёздам
https://3dnews.ru/1109057/predstavlena-tehnologiya-massovogo-proizvodstva-solnechnogo-parusa-dlya-polyotov-sredi-zvyozd

Для полетов к другим звездам с научным оборудованием весом хоть в килограммы парусники не нужны - нужен уран 235.
Моя технология парусников была сплав титана с золотом или угле ткань дважды с выемками как у лонжеронов создающая пустотелую крепкую конструкцию, но в производстве она явно будет дороже хоть и сплав выдерживает 2 гига па.

[Karagy]

2. Вы не сможете удержать луч на парусе. Он всё время будет колебаться и проходить мимо паруса.

Почему?

[alex_semenov]

2. Вы не сможете удержать луч на парусе. Он всё время будет колебаться и проходить мимо паруса.

Почему?

Вы вырвали фразу из контекста и задаёте дурацкий вопрос. То есть вы сами потеряли контекст.
Учитесь читать длинные тексты и держать контекст в голове!
Куда мы катимся?



Я там не утверждал в своём сообщениеи что вы не сможете... бла-бла-бла. Я там перечислял все уже выдвинутые аргументы против возможности такого паруса и предлагал их вывалить все скопом, чтобы потом... не важно. И такое утверждение - одно из них.
Вернитесь и перечитайте. Такой вопрос глупо мне задавать. Я то знаю что удержать луч на парусе КУДА ПРОЩЕ чем синтезировать дифракционную картину на нём. И если вы синтезировали ее (получили пятно Эйри), то удержать - два пальца об асфальт. Да и вообще вопрос - кретинский. Не надо держать луч на парусе. Просто держите луч "ровно", а парус сам будет себя на нём держать. Хотя я видел и математику, статистические оценки по колебанию пятна на парусе тоже. Оценки возможных потерь от этого. Утверждалось, что если и будет такое, то это не так и страшно.
Это яркий пример плохо продуманного контрарнумента.