Космический парусник: имеет ли он смысл?

[vsevolodson]

Молекула водорода при попадании в парус сразу ионизируеться, так как у электрона пробег маленький.

У атома водорода электрон тоже есть.

У альфа-частиц пробег будет немного больше чем у протонов.

А разве не меньше?

Передавать энергию парусу будут конечно, но это будет мизер от их энергии. Вы слыхали про протоную терапию рака? Высокоэнергетичные протоны легко проходят сквозь кожу, не создавая ожогов и повреждений и выделяют свою основную  энергию на определенной глубине(зависит от энергии)

Да, да, пик Брэгга. Но передаваемая энергия ненулевая, посему нужны рассчёты. К тому же, чем меньше энергия налетающих частиц, тем большую долю своей энергии они будут передавать парусу. Т.е. проблемы начнутся задолго до достижения 0,1С.

Да даже если будут, будет дырка в парусе, обрыв некоторых строп.

Фотонно-электронный ливень, обрушивающийся на ПН.

"Точно будут", это както можно обосновать? Думаю не стоит выдумывать на пустом месте.

Надо для начала как-то обосновать, что парус таки взлетит, т.е. что метеоритов не будет...

[Джер]

сразу ионизируеться

Она ионизируется от того, что врежется в кристаллическую решетку, передав ей огромный (при скорости 0.01-0.1с) импульс. Т.е. отдаст большую часть энергии.

у электрона пробег маленький

У нас не электрон врезается, а нейтральный атом. Но все правильно - атом это не ядро, он не сможет невредимым пролететь сквозь решетку. Большой слишком. Обдерет и свои, и чужие электроны, передав импульс решетке

L9_2_4.pdf

Там данные по пробегам протонов и альфа-частиц. А у нас подлетают нейтральные атомы в основном.
Нужно читать про "Торможение нейтрального атомного пучка"
Чует мое сердце, что там весьма печальные для нас цифры.

Вы слыхали про протоную терапию рака?

А вы про водородную слыхали?
Чтобы вас обстреливали разогнанными до 0.1с нейтральными атомами водорода и гелия и они "легко проходили сквозь кожу, не создавая ожогов и повреждений"

[ВадимZero]

У атома водорода электрон тоже есть.

Ну он тоже ионизируеться. Я тут подумал, если на такой скорости, ионы свободно проникают через парус, а электроны нет, то парус по идее должен накапливать отрицательный заряд. Поэтому нужна какаято система сброса заряда, иначе наш парусник превратиться в магнитный парашут.

А разве не меньше?

Сравните дину пробега мэвного протона и 4х мэвной альфа-частицы..получаеться 13 и 16 микрон.

Да, да, пик Брэгга. Но передаваемая энергия ненулевая, посему нужны рассчёты.

У вас же есть расчеты для экрана, который полностью поглащает энергию набегающего газа. Он вроде как по расчетам не расплавляеться. А парус будет поглащать тысячную долю этой энергии.

Фотонно-электронный ливень, обрушивающийся на ПН.

Вот только под каким углом? Вообще проблему метеоритов в серьез не кто не расматривает, потому стоит ли ее обсуждать? Даже в солнечной систме, спутники чаще с космическим мусором сталкиваються чем с метеоритами. Эта проблема мне кажеться навеяна фильмами типа "Звездных войн"

[Kochelev]

Есть, но там бериллий предлагается. Температура плавления 1551 K. Теплоемкость 16,44 Дж/(K·моль)
И самое главное - в 1,5 раза легче алюминия!

Бериллий - не подходит.

[Polnoch Ксю]

А как же эффект выталкивания пыли лазером? Он же эксперементально установлен: что пыль ионизируется лазером, и положительно заряженные пылинки отталкиваются друг от друга, и покидают канал лазерного луча.

Как это посчитать не знаю

Но не стоит забывать, что лазер он, конечно, лазер, но на большом расстоянии он все-таки дает большой по размеру зайчик, и уже не так интенсивен: будет ли он на расстоянии, скажем >100 расстояний разгона испарять пылинки, а не только их греть и ионизировать?

[Проходящий Кот]

И то что лазерный луч очистит путь разгона --- пока никто не опроверг......

Пффф. Это надо сначала доказать.

Так энергия всё и размочит на отдельные атомы.....

[AlexAV]

Так энергия всё и размочит на отдельные атомы.....

Есть обоснованные подозрения, что плотность излучения, требующиеся для разрушения углеродной или силикатной частицы, намного больше, чем может выдержать парус.

[ВадимZero]

откуда им взяться в межзвездном пространстве?

[AlexAV]

откуда им взяться в межзвездном пространстве?

А кремний в межзвёздном пространстве в какой форме находится?
Что касается углеродных – есть указания на их существенный вклад в пик поглощения на 0.2 мкм.

P.S. Силикатный и углеродный состав межзвёздной пыли - предполагается, на сколько я понимаю, во многих моделях, в той же МRN в конце концов.

[ВадимZero]

Можете ссылочку дать на MRN

[AlexAV]

Вот ссылка на оригинальную публикацию.
http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?1977ApJ...217..425M&data_type=PDF_HIGH&whole_paper=YES&type=PRINTER&filetype=.pdf

[vsevolodson]

Так энергия всё и размочит на отдельные атомы.....

Без рассчёта - это пока что только мечтания парусные.

откуда им взяться в межзвездном пространстве?

Из той же статьи:
Наиболее достоверные результаты по этому вопросу получены по измерениям микрократеров, образовавшихся на поверхностях космических аппаратов ([12],стр.195), они тоже дают k=1.1 в интервале масс от 10^-6 до 10⁵ г. Для меньших масс остается предполагать, что это распределение выполняется и для них. Для величины потока частиц массивнее 1 г различные измерения дают значения 10^-15<Ф(1) < 2·10^-14 1/м2с...
...на пути в 1 световой год звездолет встретит на 1 см² поверхности n=rs=5.9·10-6 таких частиц, что при общей площади S=100 м²=10⁶ см2 составит не менее 5 частиц массивнее 0.1 г на все поперечное сечение звездолета. А каждая такая частица при v=0.1c имеет энергию более 4.53·10¹⁰ Дж, что эквивалентно кумулятивному взрыву 11 тонн тротила. Даже если экран такое выдержит, то дальше произойдет вот что: поскольку вряд ли частица ударит точно в центр экрана, то в момент взрыва появится сила, поворачивающая звездолет вокруг его центра масс. Она, во-первых, слегка изменит направление полета, а, во-вторых, повернет звездолет, подставив его бок встречному потоку частиц. И звездолет будет быстро искромсан им...

[Polnoch Ксю]

Так энергия всё и размочит на отдельные атомы.....

Без рассчёта - это пока что только мечтания парусные.

откуда им взяться в межзвездном пространстве?

Из той же статьи:
Наиболее достоверные результаты по этому вопросу получены по измерениям микрократеров, образовавшихся на поверхностях космических аппаратов ([12],стр.195), они тоже дают k=1.1 в интервале масс от 10^-6 до 10⁵ г. Для меньших масс остается предполагать, что это распределение выполняется и для них. Для величины потока частиц массивнее 1 г различные измерения дают значения 10^-15<Ф(1) < 2·10^-14 1/м2с...
...на пути в 1 световой год звездолет встретит на 1 см² поверхности n=rs=5.9·10-6 таких частиц, что при общей площади S=100 м²=10⁶ см2 составит не менее 5 частиц массивнее 0.1 г на все поперечное сечение звездолета. А каждая такая частица при v=0.1c имеет энергию более 4.53·10¹⁰ Дж, что эквивалентно кумулятивному взрыву 11 тонн тротила. Даже если экран такое выдержит, то дальше произойдет вот что: поскольку вряд ли частица ударит точно в центр экрана, то в момент взрыва появится сила, поворачивающая звездолет вокруг его центра масс. Она, во-первых, слегка изменит направление полета, а, во-вторых, повернет звездолет, подставив его бок встречному потоку частиц. И звездолет будет быстро искромсан им...

Видела эту статью на сайте Алекса. Гнилой какой-то расчет, особенно насчет "а, во-вторых, повернет звездолет, подставив его бок встречному потоку частиц."

Манипулятор цифрами автор текста какой-то Будет искромсан за какое время? Ну за год оценки автора да, а за несколько секунд, которые потребуются, что бы развернуться обратно?
Какой Вы оцениваете площадь "боков звездолета"?

А что касается паруса, да не нужен он год, он нужен только на время разгона, а потом его можно выкинуть (или сложить).
Никто не прокомментировал насчет ионизации пыли лазером и ее выметания, это тоже нужно посчитать. Есть идеи как?

[vsevolodson]

Манипулятор цифрами автор текста какой-то Будет искромсан за какое время? Ну за год оценки автора да, а за несколько секунд, которые потребуются, что бы развернуться обратно?

Вы не учли что авторы считают практически лом, направленный остриём поступательно. А для паруса всё будет на много-много порядков хуже. Я уже показывал своим рассчётом, что плотности газа за гелиопаузой хватит чтобы изничтожить даже куда более толстый парус при разгоне до 0,1С. Вообще говоря, у меня даже появились сомнения, что даже лом переживёт разгон до такой скорости и не встретит достаточно газа по пути и роковую пылинку. Чего уж говорить о парусе. Межзвёздные перелёты на скоростях выше 0,001-0,01С практически невозможны по причине среды. И эмоции вкупе со святой верой в парус тот вряд ли помогут.

[Прохожий]

Ограничения по среде -- 0.1С. Парус у нас нужен только при разгоне, так что его исчезновение после разгона непринципиально. Но вы эту мысль упорно игнорируете...

[alex_semenov]

В фильме с участием Хокинга под названием "Путешествие во времени" есть звездолет, который разгоняется до субсветовой скорости (и появляется релятивистское сжатие времени и т.д.)
Замечательно, что дизайнеры (кто им подсказал?) решили изобразить эффект набегающего межзвездного потока. Разумеется это все глупенькая красота. Но все равно прикольно.



Если бы я паковал статью сейчас, я бы этим звездолетиком оформил бы ее.
 

[alex_semenov]

Никто не прокомментировал насчет ионизации пыли лазером и ее выметания, это тоже нужно посчитать. Есть идеи как?

В статье, что тут приводится есть в начале расчет ионизации межзвездного водорода. Результат неутешительный.
А пыли?
А надо ли?
Еще и еще раз. МАССА ПЫЛИ на порядки меньше массы межзвездного водорода. Чем крупней частица, тем меньше СУММАРНАЯ масса этих частиц на пути звездолета. Это в данной статье утверждается.
Проблема встречи с небольшой крупинкой, которая вынесет пол звездолета, уже решается теорией вероятности. Ну а пыль встречается. Но ее доля невелика. Проблема именно пыли в том, что она создает на поверхности щита микровзрыв который выметает в тысячи раз больше вещества щита, чем была масса пылинки. Так и получается что титановый щит сгорает на глазах.
Но если пылинка прошивает тонкую фольгу, то она во-первых сама испаряется (превращается в газ) а во-вторых делает крайне маленькую дырочку в фольге со свой диаметр. Можно посчитать оптимальную толщину фольги. Она будет не толще светового паруса. Поэтому обновлять ее в полете не очень накладно.
Кстати, испариваяся пылинка будет скорей всего и ионизированым газом. Так что...

[Foma]

Ограничения по среде -- 0.1С

Нет здесь никаких ограничений по среде. Вы забываете, что у нас летит не абстрактный кирпич, а парус, разгоняемый совершенно чудовищным (по обычным меркам) давлением излучения. Сделаем парус частично прозрачным, пусть он пропускает сквозь себя, скажем, 1-10% разгонного излучения. Радиационное давление от этих 1-10% все еще достаточно велико, оно легко сдует с пути паруса частицы, чья "парусность" хотя бы в 10-100 раз больше "парусности" самого паруса. То есть все атомы/молекулы межзвездного газа и пылинки субмикронных размеров. Более крупные пылинки оно испарит и далее см выше.

[Polnoch Ксю]

Вы не учли что авторы считают практически лом, направленный остриём поступательно.

Автор вообще не понятно что считает(в этом кокретно месте работы). В тексте той работы нет ни слова о парусе. А вот пассаж про "будет искромсан" доставляет 

Я уже стала забывать, что нам читали в в ВУЗе ((( и нет ни одной идеи, как посчитать ионизацию пыли, гугление тоже ничего не дало.... Алекс?

Вы предлагаете перед парусом поместить пленку? а как мы ее будем разгонять? На ферме впереди расположим?
Как-то это сразу испортит массо-габаритные характеристики паруса

вот после разгона можно бывший парус расположить впереди звездолета...

[vsevolodson]

Ограничения по среде -- 0.1С. Парус у нас нужен только при разгоне, так что его исчезновение после разгона непринципиально. Но вы эту мысль упорно игнорируете...

Вы упорно игнорируете что необходимы рассчёты, демонстрирующие чаемую вами реалистичность такого разгона. По моим прикидкам, парус не разгонится. Я уже это показывал. Чего непонятно?

И всё опять - слова, слова, будет то, будет сё. Где рассчёты? Если парус, то с рассчётов взаимодействия со средой и теплового баланса нужно начинать, лишь только заикнувшись о парусе. Но рассчётов не было и нет! У меня ощущение, что я вскрыл подпольную секту свято верующих в реалистичность паруса  Что-то я смотрю никто даже особо не озаботился критикой слабых мест паруса