Космический парусник: имеет ли он смысл?

[vsevolodson]

Да, так. Положение брегговского пика лежит в области меньших скоростей. Для углерода около 0,025с.

Навскидку приходит идея разгонять парус до бОльшей скорости, а потом уже разворачивать. Но вот разогнать заготовки до 0,025С - задача практически непосильная...

AlexAV, выживет ли парус при ускорении 3g на этом участке скорости по вашим оценкам? Как вы считаете?

[AlexAV]

число-то какое и как получили? Для фиксированной скорости, как я понимаю...

Брал E=550 эВ/нм (тормозная способность алюминия для атомов углерода при скорости последнего 0,1с). Из справочника.

[vsevolodson]

Гм. По мере деградации паруса ускорение будет падать, даже если он будет более-менее сохраняться по большей части. Это означает что на наиболее разрушительной скорости 0,025С парус будет проводить уже больше времени. Положительная обратная связь получается. И это плохо.

[vsevolodson]

Брал E=550 эВ/нм (тормозная способность алюминия для атомов углерода

Для ионов скорее.

Кстати электроны бы ещё учесть, протоны и альфа-частицы. Получить пики Брэгга для каждого из 4х вариантов и посмотреть, которые из них в промежутке 0..0,1 С. И что вносит наибольший вклад в разрушение паруса. Тогда можно будет выносить вердикт

[Polnoch Ксю]

Навскидку приходит идея разгонять парус до бОльшей скорости, а потом уже разворачивать. Но вот разогнать заготовки до 0,025С - задача практически непосильная...

А если по-аналогии с многоступенчатыми ракетами, использовать многоступенчатый парус? ПН первого паруса будет второй парус, и только ПН второго паруса настоящая ПН, либо даже использовать третий парус?

Либо... Вообще использовать экран перед парусом? Сопромат для меня магия, поэтому извините, если пишу глупость: а если экран из углеродных нанотрубок, или другого материала? Вроде бы у углерода большая же температура плавления, а жесткость нанотрубок может позволить сделать экран очень легким и совсем тонким. Что, если использовать экран до пика на графике, критической скорости, а потом его сбросить?

Не забывайте, что нам ничего не мешает состыковать модули ПН после их последовательного разгона одним лазером.
Поэтому полезная нагрузка не упадет уж очень критически...

[Polnoch Ксю]

Кто знает, что случилось с Kochelev? Почему он удален?

[vsevolodson]

Кто знает, что случилось с Kochelev? Почему он удален?

Без понятия...
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,76887.msg2218112.html#msg2218112
 

[vsevolodson]

Длина пробега в 50нм в алюминии будет при энергии электронов 256,6 эв что соответствует скорости 9,5 Мм/с (0,0317С). Кстати, это очень близко к пробегу ионов пыли (0,025С, согласно AlexAV). Очень плохо для паруса. Может статься так, что мы обнаружим, что парус разогнаться быстрее 0,02С вообще в принципе не может.

[Проходящий Кот]

Кто знает, что случилось с Kochelev? Почему он удален?

Самоанулировался. Как прошлый раз, когда он был Антигоном (в августе). Но скоро вновь появится....

[Проходящий Кот]

Длина пробега в 50нм в алюминии будет при энергии электронов 256,6 эв что соответствует скорости 9,5 Мм/с (0,0317С). Кстати, это очень близко к пробегу ионов пыли (0,025С, согласно AlexAV). Очень плохо для паруса. Может статься так, что мы обнаружим, что парус разогнаться быстрее 0,02С вообще в принципе не может.

А второй парус, как предлагает Полночь, очень плохо для энергетики. Может усилить луч для зачистки пространства впереди паруса?

[Проходящий Кот]

Я подозреваю, что в определённом диапазоне скоростей есть участок, в котором произведение кинетической энергии частиц и коэффицинета передачи энергии материалу паруса (застревание) будет максимальным. И на этом участке время жизни паруса может быть меньше, чем время разгона паруса до более высокой скорости. И я подозреваю, что этот участок будет на скоростях меньше 0,1С.

Да, так. Положение брегговского пика лежит в области меньших скоростей. Для углерода около 0,025с.

Ещё барьер AlexAV....

[Polnoch Ксю]

Длина пробега в 50нм в алюминии будет при энергии электронов 256,6 эв что соответствует скорости 9,5 Мм/с (0,0317С). Кстати, это очень близко к пробегу ионов пыли (0,025С, согласно AlexAV). Очень плохо для паруса. Может статься так, что мы обнаружим, что парус разогнаться быстрее 0,02С вообще в принципе не может.

А второй парус, как предлагает Полночь, очень плохо для энергетики. Может усилить луч для зачистки пространства впереди паруса?

Ничего не плохо: мы разгоним полезную нагрузку несколько раз, и состыкуем после разгона, что несколько страниц назад предлагалось...

[vsevolodson]

Может усилить луч для зачистки пространства впереди паруса?

Оно уже зачищено насколько это возможно, в радиусе 300 световых лет сверхновыми. См. "местный пузырь".

[vsevolodson]

При росте скорости паруса, пики Брэгга для разных частиц будут расти в высоту и смещаться "назад", пока не начнут выходить за пределы толщины паруса.

Чем больше заряд иона, встречаемого паруса, тем реже такие ионы встречаются, но и тем меньше длина пробега в материале паруса, что означает что пик Брэгга выйдет за пределы паруса на бОльшей скорости, что с учётом бОльшей массы может означать более сильное разрушение паруса.

Допустим, пробег альфа-частицы такой же, как и у протона на в 2 раза большей скорости. Это означает, что эрозия альфа частицами во время, когда пик Брэгга ещё в пределах толщины паруса, будет в 2²х4=16 раз больше, чем эрозия протонами, что на этой скорости уже закончилась. Понимаете? Даже если альфа-частиц всего 25% по массе в межзвёздной среде, то вклад в эрозию паруса будет такой же, как и у протонов (но проявится на бОльшей скорости).

Кроме протонов и альфа-частиц есть ещё электроны, но их можно выбросить из рассмотрения, так как вклад в эрозию будет невелик. А все остальные ионы, начиная с лития, будут в составе пыли.

[Проходящий Кот]

При росте скорости паруса, пики Брэгга для разных частиц будут расти в высоту и смещаться "назад", пока не начнут выходить за пределы толщины паруса.

Чем больше заряд иона, встречаемого паруса, тем реже такие ионы встречаются, но и тем меньше длина пробега в материале паруса, что означает что пик Брэгга выйдет за пределы паруса на бОльшей скорости, что с учётом бОльшей массы может означать более сильное разрушение паруса.

Допустим, пробег альфа-частицы такой же, как и у протона на в 2 раза большей скорости. Это означает, что эрозия альфа частицами во время, когда пик Брэгга ещё в пределах толщины паруса, будет в 2²х4=16 раз больше, чем эрозия протонами, что на этой скорости уже закончилась. Понимаете? Даже если альфа-частиц всего 25% по массе в межзвёздной среде, то вклад в эрозию паруса будет такой же, как и у протонов (но проявится на бОльшей скорости).

Кроме протонов и альфа-частиц есть ещё электроны, но их можно выбросить из рассмотрения, так как вклад в эрозию будет невелик. А все остальные ионы, начиная с лития, будут в составе пыли.

Тоесть без роботов для самовосстановления запускать даже парус не получится.....

[vsevolodson]

Тоесть без роботов для самовосстановления запускать даже парус не получится.....

Не, это означает что решающий вклад в эрозию ионами будут вносить именно альфа-частицы (по массе их примерно столько же в междузвёздной среде либо чуть больше, чем водорода). При преодолении порога скорости для альфа-частиц (я пока что так и не нашёл его), останется только пыль. Пороговая скорость для альфа-частиц будет в районе 0,01С.

НО. Я вчера прочитал, что в случае с пылью будет иметь сильное значение термоэлектронная эмиссия (электронная составляющая паруса будет релаксировать через потерю этих самых электронов). Т.е. после порога для альфа-частиц проблема потери электронов парусом будет оставаться вплоть до самых высоких скоростей. Парус будет заряжаться положительно и разрушаться. Это вдобавок к тому, что пыль будет оставлять треки и испарять алюминий.

Но это качественная картинка ситуации - наконец-то процессы взаимодействия среды и паруса стали более-менее ясны. Количественно же не ясно пока, насколько сильно это всё не позволяет парусу летать.

[Polnoch Ксю]

А что нам мешает бороться с отрицательным зарядом паруса тем, что мы вдогонку парусу пошлем пучек электронов?
На хорошем ускорителе его можно разогнать существенно быстрее паруса, до релятивистских скоростей.

Пучек может упираться не в парус, а в специальную мишень, которую он не сможет разрушить (хотя, наверное, будет сложно навестись), а уже от этой мишени отрицательный заряд будет распределяться на весь парус.

Кто знает, какие есть затруднения в когерентности пучков релятивистских электронов?

[vsevolodson]

Кто знает, какие есть затруднения в когерентности пучков релятивистских электронов?

Расталкивается собственным зарядом и рассеивается. Вообще, идея бредовая.

[Polnoch Ксю]

ера прочитал, что в случае с пылью будет иметь сильное значение термоэлектронная

Почему бредовая? Если эррозия из-за потери электронов, давайте вернем парусу электроны! Если не один пучек, можно на парусе несколько пучков сфокусировать... Или на мишени на парусе (если это технически возможно)

А еще, может быть, стоит заряжать парус отрицательно перед разгоном? Нужно посчитать, насколько вообще его можно зарядить(перед началом эмиссии)... Или даже "запасти" много электронов перед стартом в магнитных ловушках (или еще где-то)?

[Проходящий Кот]

А что нам мешает бороться с отрицательным зарядом паруса тем, что мы вдогонку парусу пошлем пучек электронов?
На хорошем ускорителе его можно разогнать существенно быстрее паруса, до релятивистских скоростей.

Пучек может упираться не в парус, а в специальную мишень, которую он не сможет разрушить (хотя, наверное, будет сложно навестись), а уже от этой мишени отрицательный заряд будет распределяться на весь парус.

Кто знает, какие есть затруднения в когерентности пучков релятивистских электронов?

То, что у них один знак электрического заряда ....