Телескопы покупают здесь


A A A A Автор Тема: Космический парусник: имеет ли он смысл?  (Прочитано 41587 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Прохожий

  • *****
  • Сообщений: 1 930
  • Благодарностей: 13
  • Галактоходы вперед!
    • Сообщения от Прохожий

Оффлайн alex_semenov

  • *****
  • Сообщений: 16 324
  • Благодарностей: 583
  • Я лгу!
    • Сообщения от alex_semenov
    • Z-механика+
Александр Анатольевич Семёнов. Научный спекулянт, сторонник концепции сильного ИИ по А. Тьюрингу, исторический еслибист, саракшист, идейный космист, религиозный эволюционист, знаниевый фундаменталист, прорицатель мрачного будущего. Эксперт по межзвездным переселениям и ксеноциду. Сетевой графоман-оратор. Весельчак, балагур.

Оффлайн реалист

  • **
  • Забанен!
  • Сообщений: 56
  • Благодарностей: -10
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от реалист
Вы совсем забыли про тяготение Солнца! Солнечный ветер будет толкать парусник вперед, а гравитация тянуть его назад. Гравитация тоже усиливается обратно пропорционально квадрату расстояния. Т.е. у солнца максимально не только сила солнечного ветра, но и гравитация. Сила гравитации больше давления солнечного света (на одинаковом расстоянии). Не сьест ли гравитация всю скорость парусника?

Оффлайн Dem

  • *****
  • Сообщений: 6 090
  • Благодарностей: 134
  • Звёзды зовут...
    • Сообщения от Dem
Цитата
Сила гравитации больше давления солнечного света (на одинаковом расстоянии).
Смотря на что свет давит... Иногда - меньше...

Оффлайн Проходящий Кот

  • *****
  • Сообщений: 19 443
  • Благодарностей: 426
    • Сообщения от Проходящий Кот
Вы совсем забыли про тяготение Солнца! Солнечный ветер будет толкать парусник вперед, а гравитация тянуть его назад. Гравитация тоже усиливается обратно пропорционально квадрату расстояния. Т.е. у солнца максимально не только сила солнечного ветра, но и гравитация. Сила гравитации больше давления солнечного света (на одинаковом расстоянии). Не сьест ли гравитация всю скорость парусника?
Так сила солнечной радиации зависит только от площади паруса, а гравитация ещё и от толщины. Поэтому они далеко не обязательно равны.
Если они равны, получается элемент Сферы Дайсона.....

Оффлайн реалист

  • **
  • Забанен!
  • Сообщений: 56
  • Благодарностей: -10
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от реалист
Так космический парусник не из одного паруса состоит,

Оффлайн реалист

  • **
  • Забанен!
  • Сообщений: 56
  • Благодарностей: -10
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от реалист
Насчет идеи дуть в космический парусник лазерами.
1. У лазера есть угол рассеивания. Т.е. на близком расстоянии это будет узкий мощный поток энергии, который прожгет насквозь парус. А на дальнем расстоянии это будет большое рассеянное световое пятно со слабым давлением на космический парус.
2. Солнечная система движется, следовательно будет двигаться и передающая лазер установка. Космический корабль тоже движется, но по другим параметрам. Т.е. фокусировка лазера на парусе будет потеряна очень быстро.

Оффлайн Dem

  • *****
  • Сообщений: 6 090
  • Благодарностей: 134
  • Звёзды зовут...
    • Сообщения от Dem
Ну возможно всё-таки недостаточно быстро, чтобы не успеть разогнать до нужной скорости.
При ускорении в 1g до скорости света можно разогнаться  всего за год... Т.е. если мы хотя бы пару месяцев сможем удержать в фокусе - уже достаточно...

Оффлайн реалист

  • **
  • Забанен!
  • Сообщений: 56
  • Благодарностей: -10
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от реалист
Очень быстро, т.к.здесь нужна очень точная фокусировка. Я думаю, сразу за пределами Солнечной системы...
А по моему п. № 1 что скажите?

Оффлайн rtfai

  • ***
  • Сообщений: 110
  • Благодарностей: 4
    • Сообщения от rtfai
Если подходить к межзвездному полету, как единичному, герическому так сказать действу типа плавания Магеллана, то да, он обойдется очень дорого и на нашем уровне технологического развития это наверное невозможно. Но если производство и энергетика реально выйдет за пределы Земли, то такие старты могут стать рутинным, автоматизированным процессом, побочным плюсом. Т.е. если будет иметься система улавливания солнечной энергии по всей солнечной системе и соответствующая система передачи энергии, то как некий дополнительный бонус появится стартовая система, например, разгоняющая парус по типу эстафеты.

И совсем не обязательно разгонять парус до 0.999 с, вполне хватит и 0.1 с или даже 0.05 с. Тогда будет отправлен не один зонд, а десятки ко всем ближайшим звездам. 

Оффлайн реалист

  • **
  • Забанен!
  • Сообщений: 56
  • Благодарностей: -10
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от реалист
Насчет идеи дуть в космический парусник лазерами.
1. У лазера есть угол рассеивания. Т.е. на близком расстоянии это будет узкий мощный поток энергии, который прожгет насквозь парус. А на дальнем расстоянии это будет большое рассеянное световое пятно со слабым давлением на космический парус.
2. Солнечная система движется, следовательно будет двигаться и передающая лазер установка. Космический корабль тоже движется, но по другим параметрам. Т.е. фокусировка лазера на парусе будет потеряна очень быстро.

Оффлайн alex_semenov

  • *****
  • Сообщений: 16 324
  • Благодарностей: 583
  • Я лгу!
    • Сообщения от alex_semenov
    • Z-механика+
Насчет идеи дуть в космический парусник лазерами.
1. У лазера есть угол рассеивания. Т.е. на близком расстоянии это будет узкий мощный поток энергии, который прожгет насквозь парус. А на дальнем расстоянии это будет большое рассеянное световое пятно со слабым давлением на космический парус.
2. Солнечная система движется, следовательно будет двигаться и передающая лазер установка. Космический корабль тоже движется, но по другим параметрам. Т.е. фокусировка лазера на парусе будет потеряна очень быстро.

Блин, какой вы...!
 >:D
 :D
Если у вас монохромный (одной длины волны) и точечный (то есть строго когерентный) источник энергии (проще говоря лазер или мазер) то вы в принципе НИЧЕМ не ограничены в возможности фокусировать ваше излучение на практически любых (световые годы) расстояниях.
Диаметр пятна ограничивается только так называемым дифракционным пределом и считается просто:



х – диаметр пятна (в нашем случае диаметр  светового паруса)
f – фокусное расстояние (дистанция разгона примерно 1 св. год)
лямбда – длина волны излучения. (чем длина короче тем лучше)
d – апертура фокусирующей системы (проще говоря, диаметр линзы)

1.22 – это коэффициент для так называемого первого ноля пятна Эйри. В нем собирается 83.8%  всей энернии.



2.44 – второй ноль. 91%

http://en.wikipedia.org/wiki/Airy_disc

Обратите внимание – все зависимости линейные. То есть уменьшив длину волны в N раз вы в N раз уменьшаете, скажем, диаметр паруса. Или увеличиваете дистанцию разгона.
Так же связаны и диаметр паруса с диаметром линзы. Чем меньше диаметр паруса тем (пропорционально) больше должен быть диаметр линзы.
Обычно линза получается от 100 – 1000 км. И это считается приемлимым, так как Роберт Форвард предложил использовать так называемую зонную пластинку Френеля

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BD%D0%BA%D0%B0_%D0%A4%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D0%BB%D1%8F

Это ажурная конструкция (в миллионы тонн) расположенная на оптической оси лазерного луча между излучателем и парусом. Именно она и обеспечивает концентрацию электромагнитной энергии на парус через все расстояние.



По поводу взаимного движения излучателя (Солнечная система тут ни при чем) паруса и линзы.
Я когда-то мучался этой проблемой и нашел ряд решений. Это не принципиальная проблема с точки зрения небесной механики – сохранение трех тел на одной оси.

Куда более сложная (и на самом деле самая узкая) проблема светового парусника – сохранение точности положения двух тел на одной оси.
Легко понять что если парусник в 1 000 000 раз дальше от линзы чем та от излучателя, то смещение линзы (или излучателя это не важно) с оси на 1 метр даст в районе паруса отклонение 1 000 000 метров.
Но опять же. Если фокусное расстояние 1 св. год (62 000 а.е.) то расположив линзу от излучателя на ~62 а.е.  коэффициент точности позиционирования становится 1000.
Это тоже кажется сумасшествием, но используя лазерную триангуляцию добиться нужной точности позиционирования системы в принципе можно.
В задаче о составном интерферометре для наблюдения внешних планет такого же уровня сложности задача (но на базах много меньших)

Это разумеется не все проблемы.  Когда люди впервые с ними сталкиваются, они машут руками и заявляют: парусник неосуществимая утопия. Ракета лучше.
Но это потому что они не знают какие проблемы у реальной ракеты разгоняющейся до 0.1-0.5с...
Александр Анатольевич Семёнов. Научный спекулянт, сторонник концепции сильного ИИ по А. Тьюрингу, исторический еслибист, саракшист, идейный космист, религиозный эволюционист, знаниевый фундаменталист, прорицатель мрачного будущего. Эксперт по межзвездным переселениям и ксеноциду. Сетевой графоман-оратор. Весельчак, балагур.

Оффлайн armadillo

  • *****
  • Сообщений: 2 065
  • Благодарностей: 0
    • Сообщения от armadillo
Тогда зачем лазер, если есть звезда?

Оффлайн реалист

  • **
  • Забанен!
  • Сообщений: 56
  • Благодарностей: -10
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от реалист
Алекс Семенов, насчет вашей идеи снабжения звездолета энерголучом с Земли
У любого луча (без разницы, светового или радио) есть угол расхождения. Чем дальше отлетит космический корабль, тем больше будет рассеиваться энерголуч и тем меньше получит энергии приемник на корабле. На расстоянии же в миллионы км. эта идея вообще работать не будет.

Оффлайн alex_semenov

  • *****
  • Сообщений: 16 324
  • Благодарностей: 583
  • Я лгу!
    • Сообщения от alex_semenov
    • Z-механика+
Мало того что яркость звезды слишком мала (нужна в 10 раз больше)
Любая звезда не монохромный излучатель.



Вы не соберете в пределах дифракционного пятна весь свет от источника. Чтобы линза более-менее точно собрала свет в пределах пятна Эйри, длина  волны должна быть очень точно одной величины (см формулу). На это способен только лазер.

Далее. Звезда НЕ ТОЧЕЧНЫЙ источник. У нее есть апертура r. Если расстояние от источника света до линзы в 1000 раз меньше чем от линзы до паруса (как мы предположили) то в районе паруса изображение апертуры будет 1000*r. Проще говоря, от линзы нет проку.

Лазер тоже будет иметь значительную апертуру (скажем 10 км) но так как это когерентрый источник (фаза излучения управляема в каждой точке апертуры) вы можете СИНТЕЗИРОВАТЬ  фазы так, что будет казаться что источник вей энергии – точка. То есть апертура излучателя r=0

Еще вопросы?
:)
Александр Анатольевич Семёнов. Научный спекулянт, сторонник концепции сильного ИИ по А. Тьюрингу, исторический еслибист, саракшист, идейный космист, религиозный эволюционист, знаниевый фундаменталист, прорицатель мрачного будущего. Эксперт по межзвездным переселениям и ксеноциду. Сетевой графоман-оратор. Весельчак, балагур.

Оффлайн armadillo

  • *****
  • Сообщений: 2 065
  • Благодарностей: 0
    • Сообщения от armadillo
Цитата
Мало того что яркость звезды слишком мала (нужна в 10 раз больше)
приближаемся к ней в 3.1 раза ближе. Правда откуда именно такие требования непонятно.

Цитата
Вы не соберете в пределах дифракционного пятна весь свет от источника. Чтобы линза более-менее точно собрала свет в пределах пятна Эйри, длина  волны должна быть очень точно одной величины (см формулу). На это способен только лазер.
поэтому нужна система линз. Зато источник излучения постоянный и бесплатный.
В общем, формируем кольцо на базе Меркурия. Заодно потом из него Хало сделаем.

Оффлайн alex_semenov

  • *****
  • Сообщений: 16 324
  • Благодарностей: 583
  • Я лгу!
    • Сообщения от alex_semenov
    • Z-механика+
Алекс Семенов, насчет вашей идеи снабжения звездолета энерголучом с Земли
У любого луча (без разницы, светового или радио) есть угол расхождения. Чем дальше отлетит космический корабль, тем больше будет рассеиваться энерголуч и тем меньше получит энергии приемник на корабле. На расстоянии же в миллионы км. эта идея вообще работать не будет.

В целом да.
Но вы не уловили нюансов.


http://fizika.ayp.ru/6/6_9.html

Обратите внимание, угол расхождения тем меньше, чем ШИРЕ апертура (D).
При этом речь идет именно о абсолютно параллельном луче.
В нашем случае мы имеем фокусирующую линзу.
То есть сходящиеся лучи.
И ограничений на длину фокусного расстояния у нее нет (единственное ограничение та самая формула, что я привел выше).
Все что вас ОПТИЧЕСКИ ограничивает – диаметр фокусирующей линзы, длина волны и диаметр паруса.
Единственное дополнительное ограничение – прозрачность космоса.
Но на расстоянии в 1-10 св. лет космос можно считать идеально прозрачным.

Форвард и Фрисби лазерным лучом собирались не только разгонять световой парусник ВОЗЛЕ Солнца, но и тормозить у звезды-цели, послав луч через всю дистанцию полета в десятки световых лет.
Первым идею предложил Форвард. Написал роман "Мир Роша" (не переведенный на русский до сих пор). Совсем обнаглев, он решил вернуть людей назад этим же лучом...


http://go2starss.narod.ru/pub/E001_FBPPS.html

Не важно какие нюансы тут возникают... В первом приближении схема работоспособная.
И меня восхищает полет мысли..
Самое главное.
Для того чтобы придумать такое безумие НАДО ЗНАТЬ ФИЗИКУ!
Александр Анатольевич Семёнов. Научный спекулянт, сторонник концепции сильного ИИ по А. Тьюрингу, исторический еслибист, саракшист, идейный космист, религиозный эволюционист, знаниевый фундаменталист, прорицатель мрачного будущего. Эксперт по межзвездным переселениям и ксеноциду. Сетевой графоман-оратор. Весельчак, балагур.

Оффлайн alex_semenov

  • *****
  • Сообщений: 16 324
  • Благодарностей: 583
  • Я лгу!
    • Сообщения от alex_semenov
    • Z-механика+
Цитата
Мало того что яркость звезды слишком мала (нужна в 10 раз больше)
приближаемся к ней в 3.1 раза ближе. Правда откуда именно такие требования непонятно.

Фокусное расстояние (которое желательно иметь поменьше) это дистанция разгона  F=S=V^2/2a где V- конечная скорость корабля, a – ускорение.
Ускорение как известно это a= F/m. Где m – масса паруса. F – сила светового давления.
У идиального зеркала это F=2W/c  W- мощность светового потока, с – скорость света.
Но зеркало паруса не может быть идеальным. Часть света будет поглощаться. У алюминия на длине волны 1000 нм поглащается 4% энергии. И эта энергия сливается по многострадальному Стефану-Больцману.
То есть у паруса есть некая равновесная температура которая и ограничивает мощность светового потока. Если мощность слишком велика, тончайший паруся (десятки нанометров) расплавится.
Так вот для алюминия как раз нормальный рабочий поток 10 солнечных постоянных у Земли.  Солнце просто никак не катит. Чтобы поднять яркость в фокусируемом пятне больше чем имеющаяся яркость, вы должны иметь оптику размером большем чем само Солнце.
Подробней см здесь. http://go2starss.narod.ru/pub/E002_LSIP.html

Цитата
Цитата
Вы не соберете в пределах дифракционного пятна весь свет от источника. Чтобы линза более-менее точно собрала свет в пределах пятна Эйри, длина  волны должна быть очень точно одной величины (см формулу). На это способен только лазер.
поэтому нужна система линз. Зато источник излучения постоянный и бесплатный.
В общем, формируем кольцо на базе Меркурия. Заодно потом из него Хало сделаем.

Еще раз.



Если у вас смесь волн разной длинны, вы не можете точно их сфокусировать в диск Эйри.
НИКАКОЙ ОПТИКОЙ
Это фактически уже не оптика а термодинамика. Законы платы энтропии.
Кроме того.
Вам НЕПРЕМЕННО нужен оптически ТОЧЕЧНЫЙ источник энергии для этого фокуса.
Для этого чуда вам нужен когерентный источник света.
Монохромный и когерентный одновременно.

Нужно невероятное сочетание чудес!

И оно у нас есть.

ЛАЗЕР.

Молите бога за эту милость!
Нужно быть упрямым бараном, чтобы биться в стену, когда господь указал своим перстом  выход...
:)
Александр Анатольевич Семёнов. Научный спекулянт, сторонник концепции сильного ИИ по А. Тьюрингу, исторический еслибист, саракшист, идейный космист, религиозный эволюционист, знаниевый фундаменталист, прорицатель мрачного будущего. Эксперт по межзвездным переселениям и ксеноциду. Сетевой графоман-оратор. Весельчак, балагур.

Оффлайн alex_semenov

  • *****
  • Сообщений: 16 324
  • Благодарностей: 583
  • Я лгу!
    • Сообщения от alex_semenov
    • Z-механика+
По прямой просьбе трудящихся.
;)
Какие проблему  на 0.1-0.5с у ЛЮБОЙ ракеты?
Любой аппарат (не важно ракета это или нет) должен иметь очень высокую удельную мощность Ватт/кг чтобы за разумное время (год-пять лет) развить скорость 0.1-0.5с
Но если у вас  ракета – вы должны этот суперэнергосистему нести с собой.
Не только топливо.
Топливо (в смысле реактивная масса) – это все цветочки. Ягодки – добыть необходимую энергию и нужным образом ее использовать.
Вам нужно совместить несовместимое.
Тягу и удельный импульс.
И сделать это крайне сложно. Я думаю вообще нельзя.
Даже если чудо случится, скажем, найдется способ добыть много дешевой антиматерии, это не снимет проблему высокой удельной тяги. Гамма-излучение (например) заставит вас строить 100 км щит-радиатор, отделяющий топливные баки и жилые отсеки от зоны аннигиляции. И ваша ракета получиться на миллионы тонн минимум.

То есть. Если 1000 км линза Френеля и перестроенный под лазерный излучатель планетоид (в случае парусника)  вам кажется слишком дорогим удовольствием за быстрый межзвездный полет (0.1-0.5с это  как раз уже быстро) то вы просто не владеете ситуацией.
Вы не знаете какие цены на эту услугу на вселенском рынке.
Реальный полет к звездам всегда будет дорогим удовольствием.
И вам выбирать лететь за 5 триллиона или за 3.5 триллиона.
Искать что-то за сто рублей или за тысячу (даже за миллион как думает Федор) – верх наивность.
Если вы не можете с этим смириться – вы ребенок. Пацан.
Присмотритесь.
Речь идет не о космооперных пострелушках. Их вы можете получить на своей персоналке (бог все-таки милостев!). Но речь идет о реальном полете ВО ВСЕЛЕННУЮ.
Отсюда и до бесконечности.
Разве вселенная может стоить дешево?
Александр Анатольевич Семёнов. Научный спекулянт, сторонник концепции сильного ИИ по А. Тьюрингу, исторический еслибист, саракшист, идейный космист, религиозный эволюционист, знаниевый фундаменталист, прорицатель мрачного будущего. Эксперт по межзвездным переселениям и ксеноциду. Сетевой графоман-оратор. Весельчак, балагур.

Оффлайн реалист

  • **
  • Забанен!
  • Сообщений: 56
  • Благодарностей: -10
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от реалист
Какие триллионы? Полет явно будет стоить триллиарды