Космический парусник: имеет ли он смысл?

[Polnoch Ксю]

Алекс, Вадим один из Ваших убежденных сторонников, и он многое что полезного посчитал (например, динамику торможения парусом зубрина) он просто пробует лазерный парус для его же пользы на "зуб". Не нападайте на него, пожалуйста...

[alex_semenov]

ЭТО ШУТКА?

Это Алекс утверждает, не я. Я как раз коментом выше говорю обратное.

Хорошо. Подождем его реакции. Я думаю он будет открещиваться всеми богами от того что вы  говорите!
Ибо это ФИЗИЧЕСКИ НЕМЫСЛИМО!
Поверьте мне! Я конечно не профессиональный физик. Но я как раз тот простолюдин, которому недостаток образования не позволяет потерять физического здравомыслия!
Максимум, Алекс мог увлечься деталями физики плазмы (как водится) сосредаточится на мухах, а слона то и не заметить. С профессионалами такое бывает. Над этим можно только НЕ ЗЛО посмеяться (вместе с ними). Но рассосать в 30 нм импульс пули, летящей на чудовищных 0.1с - простите, ребята, это просто НЕМЫСЛИМО!
Никак!
Импульст настолько ЧУДОВИЩЕН, что я даже и не мыслю о каком-то там сопротивлении связей в парусе и считаю задачу исключительно как неупругое столкновение двух шаров.

Счас… я вам кое-что посчитаю...

[Проходящий Кот]

Последние расчеты показывают также возможности экрана для звездолета.  Чем он тоньше, тем лучше!!!!

[alex_semenov]

Алекс, Вадим один из Ваших убежденных сторонников, и он многое что полезного посчитал (например, динамику торможения парусом зубрина) он просто пробует лазерный парус для его же пользы на "зуб". Не нападайте на него, пожалуйста...

Именно потому что он НАШ, я и должен его побить палками как следует!
"Отойди, женщина!" (с)
 
[ ]
Именно из большой любви к "ученику" я просто обязан его отлупцевать!!!
 
Именно потому что он знал но колебался!!!
Нельзя проявлять такое малодушие по поводу фундаментальных законов природы!
Если вы дрогнули в таком вот месте, доверившись авторитету (скорей всего недопоняв его), значит ваша физическая картина мира собрана как старый сарай и любой прохвост ее разрушит нахрапа! Например я!
Я уважаю и вас и Вадима и тем более AlexAV! Но уважаю именно как людей думающих и ПОНИМАЮЩИХ законы природы! Людей, для которых  законы вселенной выше обезьяних!

Кстати, а где он посчитал динамику  торможения магнитным парашютом?
Видимо, я где-то пропустил?
Я тоже считал. И разносным способом и аналитически.
Интересно было бы сравнить.

[alex_semenov]

Счас… я вам кое-что посчитаю...

Тут и считать нечего. 30 нм пуля из алюминия на 0.1с (30 000 000 м/с) по законам физики сольет свой импульс до скорости звука 300 м/с пройдя ТОЛЬКО в 100 000 раз большее расстояние в алюминии чем сама . То есть 3,00E-03 м или 3-х миллимитровую алюминиевую пластину!

[Polnoch Ксю]

Видимо, я где-то пропустил?

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,82348.1500.html

[Diivanych]

Импульст настолько ЧУДОВИЩЕН, что я даже и не мыслю о каком-то там сопротивлении связей в парусе и считаю задачу исключительно как неупругое столкновение двух шаров.

Я как-то видел последствия разрушения турбинного диска Д-27 на номинальных оборотах (движок, кажется, так и не пошёл в серию). Швеллер, из которого было сварено испытательное шасси, высотой сантиметров двадцать, одним из трёх фрагментов диска просто срезало по прямой. Но не это было удивительно (импульс каждого фрагмена как у снаряда). По настоящему меня удивили края разрезанного металла. Они не были рваными – как при растяжении, они не были ровными, – как после пилы, они были оплавлены – как после автогена. То есть – энергия химической связи, выделившаяся в результате разрушения металла (кажется «энергия Гиббса») высвободилась за столь короткое время, что не успела уйти в материал швеллера достаточно глубоко, а, выделившись на краях среза, просто оплавила их так, что порезаться было не возможно.

http://ru.wikipedia.org/wiki/Энергия_Гиббса

[ВадимZero]

Хорошо. Подождем его реакции. Я думаю он будет открещиваться всеми богами от того что вы  говорите!Ибо это ФИЗИЧЕСКИ НЕМЫСЛИМО!

Может я и чего сам не понял, я тут отталкиваюсь от его комента.

В парусе конечно. Пылинка с точки зрения паруса всего лишь сгусток частиц. При их прохождении будут иметь место обычные тормозные потери. При 0.1с  для углеродной пылинки и алюминиевого паруса это 550 эВ/нм на атом. Вся эта энергия первоначально пойдёт только к электронам паруса в месте удара. В результате в месте удара (в парусе) образуется вещество с электронной температурой в сотни эВ. Причём вещество достаточно интересное. Электроны окажутся очень горячие, но ионы первые десятки-сотни пикосекунд (для столь неравновесного вещества это много) об этом знать не будут,и будут оставаться в узлах своей кристаллической решётки. Такое состояние называют warm dense matter (какого-то устоявшегося перевода на русский пока нет, у нас обычно пишут или тёплое вещество или просто WDM, но это не общепринято). А далее оно уже будет как-то релаксировать.

Он вроде как неявно говорит, о том что ионы не куда не двигаються. Хотя может это и не важно, если горячие электроны успеют перебраться в парус. По идее должны. Длинна пробега 50 кэв электрона, в районе 20 микрон. У нас электроны похолодней, пусть будет 10 микрон. Тогда релаксация горячих электронов пройдет в кружке диаметром в 10 микрон, а дальше уже обычная теплопроводность.
Кстати по мере, увеличения энергии электронов(при пике Брэга например) проникающая способность электронов растет совсем не линейно. При 500кэв элетроны проникают уже на 500 микрон...Тоесть их энергия рассеиваеться на площади в 625 раз большей чем при 50кэв, а плотность энергии при этом падает в 65 раз...

[alex_semenov]

Он вроде как неявно говорит, о том что ионы не куда не двигаються. Хотя может это и не важно, если горячие электроны успеют перебраться в парус. По идее должны. Длинна пробега 50 кэв электрона, в районе 20 микрон. У нас электроны похолодней, пусть будет 10 микрон. Тогда релаксация горячих электронов пройдет в кружке диаметром в 10 микрон, а дальше уже обычная теплопроводность.

Интересно было бы услышать его комментарий. Но физика процесса будет неполной (и даже ошибочной) если забыть об импульсе.  Если пылинку рассматривать как поток частиц, а  атомы паруса не воспринимают импульса от этого потока (ну просачивается этот поток мимо через кристаллическую решетку! мало ли?) тогда этот "поток частиц" вылетают с обратной стороны паруса почти не замедлившись, на чуть-чуть меньшей скорости и НЕПРЕМЕННО прихватив с собой что-нибудь из паруса (иначе импульс не сохраниться!). И разница в скорости (через эм-ве квадрат) и даст ту энергию которую пылинка потеряли в теле паруса просачиваясь через него.
Я показал как это считается.

Но если частицы пылинки потеряли ВСЮ ЭНЕРГИЮ (тормозя там как-то хитро) то куда делся их импульс? То есть ВЕКТОРНАЯ ВЕЛИЧИНА куда делась?! Это не СКАЛЯР энергии, который может диссипировать. Импульс, количество движения это вектор, "СТРЕЛКА",   и она тоже должна сохраниться. И по величине и по направлению! Количество движения так же сохраняется как и энергия.
Энергия может переходить из одной формы в другую. А импульс только в импульс.

Можно представить гипотетическую ситуацию что пылинка вырвала (каким-то образом) из паруса кусок в 1 000 раз больший по массе чем сама. Тогда этот кусок двигался от паруса в 1000  раз медленнее (и энергия этого куса была бы в 1 000  раз меньше. То есть почти вся энергия была рассеяна). Но как такое может случится за 2E-15 секунды?
А у процесса ни ПЕНТАСЕКУДНОЙ больше!
Ибо я рассчитал эти пентасекунды из обычной КИНЕМАТИКИ! Даже не динамики! Основа основ. Основательней не бывает. Так что вынь да полож!

[alex_semenov]

При 500кэв элетроны проникают уже на 500 микрон...Тоесть их энергия рассеиваеться на площади в 625 раз большей чем при 50кэв, а плотность энергии при этом падает в 65 раз...

Да энергия - это понятно. Но просто посчитать энергию - МАЛО. Фигня же получается! Абсолютная!
Надо четко понять что помимо энергии пылинка несет "стрелку" импульса.  И ее тоже надо как-то считать, сохранять. Моя модель это делает четко и ясно.
Модель в которой вся пылинка "застряет", останавливается в парусе ничего не стоит. Она попросту неверна.

[alex_semenov]

Видимо, я где-то пропустил?

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,82348.1500.html

Я вообще считал пошагово разностную модель уже лет пять назад (с красивыми кривыми).
Но этим летом я получил ВСЕ аналитические выкладки (там дифуры).
И, кстати, проверил их на разностной модели. Сходятся!

[alex_semenov]

То есть – энергия химической связи, выделившаяся в результате разрушения металла (кажется «энергия Гиббса») высвободилась за столь короткое время, что не успела уйти в материал швеллера достаточно глубоко, а, выделившись на краях среза, просто оплавила их так, что порезаться было не возможно.

Вообще наш случай хотя в чем-то похожи, но настолько разные именно в смысле тонких обменных процессов...
Ну представьте размеры в 10 нм (длина волны желтого света 300 нм, кажется!) и время в 10^-15 c!

[vsevolodson]

Электроны пыли застрянут, а ионы пройдут навылет. Кол-во непосредственно выбитой импульсом массы будет незначительно, меньше массы самой пылинки точно. Основным поражающим фактором будет не импульс, а излучение и испарение материала паруса.

[ВадимZero]

Но физика процесса будет неполной (и даже ошибочной) если забыть об импульсе. 

Импульс не куда не денеться, это факт! Ионы паруса, получат свой  импульс и будут двигаться от паруса на скорости примерно 2000км/с. Но образовавшиеся 27кэв электроны, двигаються со скоростями выше 0.5 с. Они как крысы с тонущего корабля(плазмоида) сбегут на парус, а на их место прибудут более холодные электроны с паруса. Вот если бы у нас парус был сделан из вещества, которое очень неохотно отдает электроны, тогда есть шанс что плазмоид унесет основную часть горячих электронов с собой. Как только плазмоид отлетит от паруса хотя бы на пару диаметров, неодна крыса(горячий электрон) с него уже не сбежит. Но это маловероятно, так как вокруг плазмоида будет все ионизировано.

[vsevolodson]

Последние расчеты показывают также возможности экрана для звездолета.  Чем он тоньше, тем лучше!!!!

Очевидно. Вместо сплошного экрана должна быть стопка нанотонких плёнок, разделённых метром толщины.

[Кремальера]

Последние расчеты показывают также возможности экрана для звездолета.   Чем он тоньше, тем лучше!!!!

Я что-то пропустил.. :(Как это тоньше?Спаянный сэндвич из алюминевой фольги?Как металло-керамическая плита у Абрамса?
Математические выкладки и модели с картинками выше хороши.Но как можно экспериментом проверить ту или иную модель?Разгонять в ускорителе самые большие атомы(напр. тот же цезий),сталкивая их с парусиной..Но все равно атомный размер будет в тясячи раз меньше чем требуемые 30Нм.Или же ,возможно, нужно иметь что-то вроде рейлгана колоссальных размеров чтобы успеть разогнать пылинку до 30тыс. км/сек.

[alex_semenov]

Электроны пыли застрянут, а ионы пройдут навылет. Кол-во непосредственно выбитой импульсом массы будет незначительно, меньше массы самой пылинки точно. Основным поражающим фактором будет не импульс, а излучение и испарение материала паруса.

Тогда посчитайте энергию, которая ОСТАЛАСЬ в парусе! На вскидку. Она минимум в 2000 раз будет меньше кинетической энергии пылинки!
Почему?
Потому что масса электронов в 2000 раз меньше массы протона (а у пылинки есть еще и нейтроны, которые импульс и энергию несут, а электрон им не положен).

[Кремальера]

Вместо сплошного экрана должна быть стопка нанотонких плёнок, разделённых метром толщины.

А между слоями инертный газ/вода??

[ВадимZero]

Или же ,возможно, нужно иметь что-то вроде рейлгана колоссальных размеров чтобы успеть разогнать пылинку до 30тыс. км/сек.

Отдельные протоны умеют разгонят, до релятивистких скоростей на растоянии метра. Если мы разгоняем пылинку в 30 нм, то длина ускорителя будет зависеть полностью от того какой статических заряд мы можем сообщить пылинке без ее разрушения.

[Diivanych]

Всё верно.
Это я по поводу прохода пылинки без разрушения (1) и застревания в теле (2). Понятно, что в вашем случае картина будет на много богаче и интереснее. Моя схема ни коим образом не годится, и та же энергия Гиббса составит исчезающий мизер от общей энергетической картины. Я просто хотел сказать, что даже этой энергии было достаточно для того, что бы оплавить металл.